curso iluminación 1-104 (2).pdf

7/23/2019 Curso Iluminacin 1-104 (2).pdf

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Iluminacin

Ing. Javier Ramos Felipa


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1.- La Luz.- La Luz se puede definir como la radiacin

electromagntica, capaz de producir directamente unasensacin visual.

Radiacin es la transmisin de energa a travs de un

medio.

Al conjunto de radiaciones se denomina EspectroElectromagntico.


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1.- La Luz.- La produccin de la luz es una transformacin de la

energa, as en las lmparas elctricas se produce :

Lmparas Incandescentes:-Calentando cuerpos hasta alcanzar la incandescencia.

Lmparas de Descarga.-Haciendo una descarga elctrica entre placas electrodos, en un medio como un gas vapores

metlicos.


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2.- El Ojo Humano.-

El ojo es el rgano fisiolgico en el que se

experimentan las sensaciones de luz y color.

La retina Pelcula fotosensible.

Elementos foto-receptores

Conos Sensibles a los colores.

Bastoncillos Sensibles a la luz.


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2.- El Ojo Humano.-

Visin Fotpica.-

A la luz del da Intervienen Conos.Bastoncillos.

Visin Escotpica.-

En la noche Intervienen Bastoncillos.


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2.- El Ojo Humano.- Caractersticas.-

- Campo Visual 130 Sentido Vertical.180 Sentido Horizontal.

- Adaptacin.- Capacidad para ajustarse a diferentes

iluminaciones.(pupila)

- Acomodacin.- Capacidad para ajustarse a diferentesdistancias de los

objetos.(cristalino)

- Agudeza.- Capacidad para reconocer por separadoobjetos muy pequeos y prximos entres.(cristalino)


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3.- Espectro Radiante.-

Las Ondas Luminosas ocupan solo una parte del

Espectro Electromagntico.

Unidad: 1 Nanmetro(nm) = 1x10-9 m

Lmite: Inferior 380-400 nmSuperior 760-780 nm


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El Espectro Luminoso se divide aproximadamente

en intervalos de longitud de onda, segn la impresinque producen en el ojo humano.

100-390 nm Ultravioleta.380-436 nm Violeta.436-495 nm Azul.495-566 nm Verde.

566-589 nm Amarillo.589-627 nm Naranja.627-780 nm Rojo770- 1mm Infrarojo.


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Vatio Luminoso.-

Es 1 Vatio de potencia irradiada a la longitud de ondade 555 nm.

El valor mximo de la sensibilidad del ojo humano seencuentra en los 555 nm (longitud de onda)


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4.- Reflexin.-

Es el retorno de la radiacin que incide en una

superficie.

Flujo Incidente Flujo Absorvido = Flujo Reflejado

Reflectancia = Flujo Reflejado / Flujo Incidente


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4.- Reflexin.-


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4.- Reflexin.-

Reflexin Especular.-

ngulo incidencia = ngulo reflexin

Reflexin Difusa.-reflexin en diferentes direcciones.

Reflexin Mixta.-ngulo intensidad mxima reflejada

=ngulo de incidencia.


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4.- Reflexin.-

Reflexin Compuesta.-

Las superficies actan como reflector compuesto.

Reflexin Total.-Ocurre cuando el ngulo incidencia es mayor que

un cierto valor crtico, es decir a ngulos deincidencia mayores que el valor crtico, los rayosincidentes son totalmente reflejados.


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5.- Transmisin.-

Es el paso de los rayos de luz a travs de un medio,

sin que se produzca variacin alguna de la frecuenciade sus componenetes monocromticos.

Al atravezar el material parte del flujo se refleja,parte se absorve y parte se transmite.

Transmitancia = Flujo Tranmitido / Flujo Incidente


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6.- Refraccin.-

Es el cambio de velocidad y de direccin de un rayo de

luz cuando pasa de un medio a otro.

El cambio se produce por la alteracin de la velocidad

de la luz, esta velocidad disminuye si el nuevo medio esms denso y aumenta si el nuevo medio es menos denso.

n1 x sen 1 = n2 x sen 2 n = n1 / n2

n1 = indice de refraccin del medio 1. n = ndice de refraccinn2 = ndice de refraccin del medio 2.1 = ngulo de incidencia.2 = ngulo de refraccin.


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6.- Refraccin.-


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Flujo Luminoso

FLUJO LUMINOSO.- ( )

Es la energa radiante de una fuente de luz que produceuna sensacin luminosa.

Los manantiales luminosos transforman la energa, estaenerga no se puede aprovechar totalmente para laproduccin de luz visible. Existen prdidas de energa enforma de calor.

Unidad = Lumen = lm


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Flujo Luminoso

El lumen es el Flujo Luminoso de la radiacinmonocromtica que se caracteriza por una frecuencia devalor 540x10 a la 12 Hertz y por un flujo de energa

radiante de 1/683 vatios.

Un vatio de energa radiante de longitud de onda de 555nm en el aire equivale a 683 lumenes aprox..


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Rendimiento Luminoso

RENDIMIENTO LUMINOSO.- ( N)

Es el cociente que indica el Flujo que emite una fuente deluz, por cada unidad de potencia elctrica consumida

para su obtencin.


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Rendimiento Luminoso

Tipo de Lmpara Flujo Rendimiento

Incandescente 100w 1380 lm 13.8 lm/wFluorescente 40w 3200 lm 80 lm/wVapor Mercurio Alta Presin 400w 23000 lm 58 lm/wHalogenuro Metlico 400w 28000 lm 78 lm/wVapor Sodio Alta Presin 400w 48000 lm 120 lm/wVapor Sodio Baja Presin 180w 33000 lm 183 lm/w


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Intensidad LuminosaINTENSIDAD LUMINOSA.- ( I )

- La Intensidad Luminosa de una fuente de luz en una determinadadireccin es igual a la relacin entre el flujo luminoso contenido en unngulo slido cualquiera cuyo eje coincida con la direccin considerada y elvalor de dicho ngulo slido expresado en estereoradianes.

Unidad = candela = cd = 1 lm / 1 sr

Intensidad luminosaSmbolo: I

Unidad: candela (cd)

Mediante la Curva Fotomtrica de un manantial de luz se puededeterminar con exactitud la intensidad luminosa en cualquier direccin


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Diferencia entre flujo e intensidad luminosa


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Iluminancia (E)

ILUMINANCIA.- ( E )

La Iluminancia en un punto de una superficie es elcociente del flujo luminoso incidente en un elemento dela superficie que comprende el punto y el rea de esteelemento.

E = T / S Unidad = lux = 1 lm / 1 mt2


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Iluminancia (E)

Iluminancia Media (Em)

Em = (Flujo Total / A ) x M x NtA : Superficie del plano de trabajoM : Factor de MantenimientoNt : Factor de Utilizacin para el plano de trabajo

Valores Aproximados de Iluminancias.-

Medidoda de Verano al aire libre, cielo descubierto 100,000 lux

Medidoda de Verano al aire libre, cielo cubierto 20,000 luxNoche de luna llena 0.25 luxNoche de luna nueva 0.01 lux


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Iluminancia (E)

FACTOR DE UTILIZACION.- ( Nt )

El Factor de Utilizacin Factor Reducido de Utilizacin en el plano detrabajo, es la razn entre la Iluminancia Media en el plano de trabajo y elFlujo Luminoso instalado por metro cuadrado.

Relacin entre el Flujo Util y el Flujo emitido por las lmparas.El Factor de Utilizacin depende de :

La distribucin luminosa de la luminaria.

El rendimiento de la luminaria.Las reflectancias de la pared, techo y plano de trabajo.El Indice de Local K.La disposicin de las luminarias en el local.


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Iluminancia (E)

Indice de Local.- ( K ).- Es el nmero que representa la geometra de unasala en el clculo del factor de utilizacin.

K = L x b / Hm ( L + b )

Donde: L : Longitud del local.b : Ancho de localHm : Altura de montaje de las luminarias.


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Factor de Mantenimiento (E)

FACTOR DE MANTENIMIENTO.- ( M )

Es la razn entre la Iluminancia Media en el plano de trabajo despus de undeterminado perodo de uso de una instalacin y la Iluminancia Mediaobtenida al empezar a funcionar la misma como nueva.

M = (Em)1 / (Em)o


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Factor de Mantenimiento (E)

LUMINANCIA .- ( L )

La Luminancia de una superficie en una direccin determinada es larelacin entre la Intensidad Luminosa en dicha direccin y la Superficieaparente.

L = I / S cos

- Luminancia Directa.- Corresponde a los manantiales luminosos.

Luminacin Indirecta.- Corresponde a los objetos iluminados.Smbolo: LUnidad: cd/m2


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Deslumbramiento

DESLUMBRAMIENTO.-

Es el estado de la visin con molestia reduccin en la capacidad de percibir objetossignificativos, o ambas cosas a la vez, debido a una distribucin o gama deluminancias impropias , o debido a contrastes extremos en el espacio o en el tiempo.

Deslumbramiento Molesto .-Causa molestia sin reducir necesariamnete la visin de objetos.

Deslumbramiento Perturbador.-Reduce la visin de los objetos, sin causar necesariamente las molestias.

Deslumbramiento Directo.-

Producido por ejemplo, por la presencia de una luminaria brillante dentro del campode visin del observador.

Deslumbramiento Reflejado.-Se produce si el observador ve la reflexin de la luminaria en una superficie lustrosa.


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Uniformidad

UNIFORMIDAD.- ( U )

El criterio de uniformidad desde el aspecto de Rendimiento Visual es larazn entre la Luminancia Mnima y la Luminancia Promedio.

Uo = Lmin / Lmed ........ Razn Global de Uniformidad += 0.4

- Bajo el criterio de Comodidad Visual se expresa por la razn entre laLuminancia Mnima y la Luminancia Mxima.

U = Lmin / Lmax ......... Razn Longitudinal de Uniformidad


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Rendimiento de Color (Ra)

RENDIMIENTO DE COLOR .- ( Ra )

Para hacer posible comparar las caractersticas cromticas de diferentes fuentesluminosas, la CIE introdujo el concepto de Rendimiento de Color, basado en elaspecto de ciertos colores de prueba, cuando estn iluminados por diferentes fuentesluminosas.Al iluminar estos colores de prueba, primero con la lmpara a ensayar y despus conla lmpara patrn, resultan diferencias cromticas cuyo promedio permite establecer

el rendimiento en color de la lmpara que se ensaya.

Ra = 100 ..... Si la distribucin espectral de la lmpara a ensayar es = a la patrn.

Incandescentes ..... Excelente Ra, pero eficacia pobre.Fluorescentes ......... Excelente Ra, alta eficacia ( de lujo )Descarga ................ Excelente Ra, Baja eficacia

Bajo Ra, alta eficacia.


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RENDIMIENTO DE COLOR .- ( Ra )

El rendimiento en color de las lmparas es un medida de la calidad de reproduccinde los colores, y el ndice de reproduccin cromtica (IRC) se caracteriza por lacapacidad de reproduccin cromtica de los objetos iluminados con una fuente de luz.

El IRC nos indica la capacidad de la fuente de luz para reproducir coloresnormalizados, en comparacin con la reproduccin proporcionada por una luz de

referencia.

Digamos que un CRI 100 sera aquel que nos proporciona la luz del dia.

La CIE ha propuesto un sistema de clasificacin de las lmparas en cuatro grupossegn el valor del IRC.


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IRC o RA entre 81y 100:Los colores sern reproducidos de forma muy eficiente.

Este tipo de lmparas debe utilizarse en lugares donde una pequea variacin en latonalidad puede ser importante, ya sea por motivos laborales o decorativos.Otro factor importante a tener en cuenta es la afluencia de personas en la zona ailuminar. Como industria textil, tiendas, hospitales, hogares, restaurantes, etc.

IRC entre 61 y 80:

Ciertos colores pueden parecer a simple vista distorsionados.Se deber emplear en interiores donde no haya personas. Como grandes almacenes,industria de precisinRA: Unidad de Medida del ndice Cromtico

IRC menor 60.Los colores no se aprecian con claridad.Lmparas con IRC


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Temperatura de Color (K)

TEMPERATURA DE COLOR.- ( K )

Se utiliza para describir el color de una fuente luminosa, comparndola con la de uncuerpo negro o radiador completo.

La temperatura del cuerpo negro en Grados Kelvin, en la que se obtienen los mismoscolores que con la fuente a medir, es la Temperatura de Color de sta.


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La temperatura de color se mide en grados Kelvin y se refiere a las distintastonalidades que puede tener una luz. Las ms comunes son estas tres:

Luz clida. Se trata de luces amarillentas y su temperatura de color est por debajode los 3300K, aunque las ms clidas y habituales estn entre 2700 2800K. Estnasociados a la luz del Sol y al fuego, por eso se le denomina luz clida.

Luz da o neutra. Est en un rango entre los 3300K y los 5000K.

Luz fra. Desde 5000 a 6500K, siendo 6500K la temperatura de la mayora de lostubos fluorescentes convencionales. Se trata de una luz ms blanca.


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Qu temperatura es la ms adecuada?

La luz clida.-Tiende a relajarnos y hacernos sentir a gusto, por lo que recomendamos esta luz enlos dormitorios, salas de estar y en definitiva, en cualquier espacio que queramoshacer ms confortable. Es muy adecuada tambin para halls y exposiciones de joyas.

La luz fra.-

Nos estimula y nos mantiene alerta y despiertos, por ello es recomendada en oficinas,despachos y salas de estudio como iluminacin general.

Como recomendacin final, la luz siempre debe ser suave, evitandodeslumbramientos o falta de luz en puntos de traba


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7.- Ley Inversa del Cuadrado de la Distancia

Para una misma emisin luminosa, las Iluminancias en

diferentes superficies situadas perpendiculares a ladireccin de la radiacin son directamenteproporcionales a la intensidad luminosa de la fuente, einversamente proporcional al cuadrado de la distancia

que separa a la fuente y al rea.

E = I / d 2


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Esta ley se cumple se cumple cuando se trata de una fuente puntualde superficies perpendiculares a la direccin del flujo luminoso y la

distancia es grande en relacin al tamao de la fuente.Se considera exacta, si la distancia es por lo menos cinco veces lamxima dimensin de la luminaria.


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Esta ley, nos dice que al doblar la distancia a la fuente de luz, laintensidad de la misma se reduce a su cuadrado (si esta es a 1m=1 a

2m = 1/4 que es lo mismo que una reduccin del cuadrado de 2).Adems de esa reduccin de intensidad, la luz tiende a iluminartambin el cuadrado en amplitud se expande al doblar ladistancia, vamos que ilumina la escena cuatro veces ms, pero como

he comentado menos intensidad


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Para que nos sirve conocer esta Ley?

Imaginemos por ejemplo queremos hacer una fotografa en unahabitacin donde sobre la mesa hay una vela encendida, y ademsesa es la nica fuente de iluminacin que tenemos en la habitacin.En esa situacin podremos decir que las personas sentadas a 2

metros de la vela recibirn 4 veces menos luz que las que estnsentadas a 1 metro de la vela.


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7.- Ley del Coseno

Cuando el flujo luminoso forme con la superficie un determinadongulo, la ley inversa del cuadrado de la distancia se tiene que

multiplicar por el coseno del ngulo correspondiente.

E = ( I / d 2 ) cos alpha


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7.- Ley del Coseno

Tanto si la direccin de iluminacin es perpendicular a la superficiecomo si no, la iluminacin recibida es:


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7.- Ley del Coseno

ILUMINANCIA HORIZONTAL, VERTICAL Y NORMAL

Si la superficie fuera normal (S') a la intensidad sera :

y la relacin entre S y S' es:

Sustituyendo en la primera expresin nos queda:

Para la componente vertical el razonamiento es anlogo:

Si queremos expresar EH y EV en funcin de h solo hay que hacer elcambio:


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Sockets y Portalmparas

Sockets Casquillos.-

- Cumple dos funciones :- Fijacin al portalmparas correspondiente.- Conexin elctrica de la lmpara.


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Sockets Casquillos.-

Ejm : E 27/30 x 30E 40/63 x 50

. . . Dimetro exterior de la base de la lmpara.

. . Longitud del casquillo.

. Dimetro exterior del casquillo.

En los casquillos B van la letra d s, para indicar si el contacto es doble simple.

Ejm : B 22d/22 x 26


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Portalmparas.-

Elemento que sirve para alojar el socket de las lmparas.

Es el accesorio donde se sostiene la lmpara mediante el socketcorrespondiente.

Pueden ser : - Estandar- Antivibratorio.- Con resorte central y traba en el cuerpo.


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Edison E27 .-Estndares .- Incandescentes, Fluorescentes Ahorradoras.Anti-Vibratorio .- Descarga: Hg,Na, HM.

Goliat E40 .-Estndares .- IncandescentesAnti-Vibratorio .- Descarga Hg, Na, HM.

Mogul (Lampara Americanas)

Doble Final .-Halogenas, HM.

Recto .-Estandares .- Fluorescentes.Anti-Vibratorio .- Fluorescentes.

G13, G21 .-Fluorescentes Ahorradoras.Fluorescentes Compactas


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Lmparas

LAMPARAS INCANDESCENTES.-- Focos.- Halgenas.

Focos.-Construccin sencilla y funcionamiento simple.Bajo rendimiento ( aprox. 20 lm/ vatio)Afectada directamente por la tensin de alimentacin.

< V .... luego ...... > Duracin


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Lmparas

LAMPARAS INCANDESCENTES.-

Durante la vida media de una lmpara de incandescencia, la depreciacin de su flujo vaaumentando progresivamente y resulta ser del orden del 20% cuando alcanza su vida media.


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Lmparas

LAMPARAS INCANDESCENTES.-

Variacin de la vida media de una lmpara incandescente , en funcin de la tensin.- Un aumento de la tensin de un 30% deja a la lmpara prcticamente sin vida.- Una disminucin del 10% aumenta la vida en un 400%.


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Lmparas


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Lmparas

LAMPARAS INCANDESCENTES.-- Focos.- Halgenas.

Halogenas.-

Menores dimensiones.

Mayor rendimiento, Mayor duracin.

Flujo Luminoso y Temp. Color constante durante toda su vida.


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Lmparas


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Lmparas

LAMPARAS FLUORESCENTES

Son fuentes luminosas originadas como consecuencia de una descarga elctrica enatmsfera de vapor de mercurio a baja presin, en las que la luz se genera por elfenmeno de fluorescencia.Consta de:

- Un tubo de vidrio recubierto internamente de una capa de sustanciafluorescente.

- En los extremos se encuentran los ctodos de wolframio.- El tubo est relleno de gas argn a baja presin y una pequea cantidadde mercurio.


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Lmparas

LAMPARAS FLUORESCENTES.-.

.

Vida media = 7.500 horas

Depreciacin del flujo emitido para la vida media es del 25% aprox.

.


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Lmparas

LAMPARAS FLUORESCENTES.-.

.

El flujo luminoso y la potencia de un tubo fluorescente se ven afectados por la variacin de latensin de alimentacin.

La tensin mnima para la cual se mantiene el arco, suele ser del 75% de la nominal.

.


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Lmparas


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Lmparas


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Iluminacin 65

Lmparas

LAMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO ALTA PRESION.-

Su rendimiento puede llegar hasta 60 lm/vatio. (40 a 60 lm/w)

Luz emitida de color Blanco-Azulado. (3800 a 4000 K)

Las lmparas de vapor de mercurio estn constituidas por:Una pequea ampolla de cuarzo (cor argn y gotas de Hg)

Dos electrodos principales y uno o dos auxiliares, en cuyo

Al aumentar la temperatura en el tubo de descarga, aumenta la presindel vapor de mercurio, al mismo tiempo la potencia y el flujo luminoso,hasta alcanzar los valores nominales al cabo de 4 a 5 minutos.

La lmpara de vapor de mercurio debe llevar un elemento limitador decorriente, balasto.


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Lmparas

LAMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO ALTA PRESION.-


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Lmparas


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LmparasLAMPARAS DE LUZ MIXTA.-

Son una variante de las de vapor de mercurio.

El control de la intensidad:En Lmparas de Vapor de Mercurio Mediante una reactancia.

En Lmparas de luz mezcla Mediante una resistencia en

forma de filamento de tungsteno.Espectro de la radiacin es el resultado de la adicin del espectro tpico de la lmparade vapor de mercurio y el espectro de una lmpara de incandescencia.

La eficacia de estas lmparas es del orden de 25 Lm/W.

La depreciacin del flujo luminoso no llega al 20%, para la vida media de la lmpara.

Vida promedio es 6.000 hrs., para un encendido cada tres horas.


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Lmparas

LAMPARAS DE LUZ MIXTA.-


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Lmparas


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LmparasLAMPARAS DE SODIO A BAJA PRESION.-

Formadas por dos ampollas de vidrio tubulares. y entre las dos ampollas se ha hecho el vaco.

La ampolla interna o tubo de descarga:- Tiene forma de U, en su interior tiene una pequea cantidad de gas nen a bajapresin y sodio puro en forma de gotas y en los extremos del tubo de descarga seencuentran dos electrodos de filamento de wolframio.

La ampolla exterior envolvente:- Tiene como misin la proteccin trmica y mecnica del tubo de descarga.

El proceso de encendido dura unos 10 minutos.

La eficacia luminosa es de 190 Lm/W.

La vida media resulta ser de unas 15.000 horas, con una depreciacin que no llega al 20%.


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LmparasLAMPARAS DE SODIO A BAJA PRESION.-


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Lmparas


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Iluminacin 75

LmparasLAMPARAS DE SODIO A ALTA PRESION.-

- Inmejorable eficacia luminosa120 Lm/W

- Reproduccin cromtica es muy deficiente.Temperatura de color resulta ser de 2.200 K.

- Debido a la presin elevada del sodio en el tubo de descarga, para elencendido de estas lmparas es preciso aplicar tensiones de picocomprendidas entre 2.800 y 5.500 V.,

- Adems de la imprescindible reactancia hay que colocar arrancadoresespeciales capaces de generar los impulsos de encendido.

El modelo de lmpara de 70 W. lleva incorporado dicho arrancador.

Lmparas


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Lmparas

LAMPARAS DE SODIO A ALTA PRESION.-

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Lmparas

La vida media es de unas 15.000 horas, con una depreciacin delflujo que no llega al 40%

Lmparas


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Iluminacin 78

Lmparas

Lmparas


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Iluminacin 79

Lmparas

LAMPARAS DE HALOGENURO METALICO.-

Constitucin es similar a las lmparas de vapor de mercurio, de las que se

diferencia por contener mercurio y halogenuros de tierras raras, talescomo:

Disprosio, talio, indio, holmio o tulio.Con lo que se obtienen mayores rendimientos luminosos y sobre todo unamejor reproduccin cromtica.

La adicin de halogenuros hace necesaria una tensin de encendido muysuperior a la de una red de alimentacin, 200/380 V., por lo que necesita unarrancador que proporcione tensiones de pico del orden de 1,5 a 5 kV.

El perodo de arranque es de 3 a 5 minutos, hasta que la lmpara da el

flujo luminoso previsto y el reencendido de 10 a 20 minutos.

Tiene una eficacia luminosa del orden de 95 Lm/W.

Lmparas


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Iluminacin 80

Lmparas

LAMPARAS DE HALOGENURO METALICO.-

Lmparas


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p

Equipos de Encendido para Lmparas de


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Iluminacin 82

Descarga

Reactancias e IgnitoresLos equipos auxiliares que necesitan las lmparas para su correcto funcionamiento,

depende del tipo de lmpara.

Las lmparas de incandescencia, halgenas y de luz mezcla se pueden conectar directamentea la red sin necesidad de ningn equipo auxiliar o mediante un transformador, debido aque, por sus caractersticas, tienen la propiedad de que la intensidad que pasa por ellas yla tensin aplicada son proporcionales.

Las lmparas de descarga tienen la particularidad de que la relacin entre la intensidad quepasa por ellas y la tensin aplicada no son proporcionales, es decir, que la relacin tensin-corriente no es lineal sino negativa; dicho de otra forma, la tensin del arco depende pocode la corriente que la atraviesa.

Dependiendo de la tensin aplicada, si se produce el arranque, puede ocurrir que laintensidad de la corriente se eleve enormemente hasta provocar la destruccin de lalmpara o que la corriente flucte desproporcionalmente con pequeas variaciones detensin. Por estas razones, es indispensable utilizar algn dispositivo estabilizador de lacorriente si se pretende conseguir un funcionamiento correcto.



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DescargaEquipos auxiliares de las lmparas de descarga

Analicemos, de forma general, los equipos que suelen llevar las lmparas de

descarga para su correcto funcionamiento.

Lmparas fluorescentes

La lmpara fluorescente se debe operar en forma conjunta con undispositivo de corriente limitada (balasto) .

El balasto, que posee caractersticas de resistencia positiva, puede ser:-Balasto inductivo:Es el balasto de mayor uso para aplicaciones normales de corriente alterna.

-Balasto electrnico:Es el ms caro, pero ofrece ventajas importantes respecto a los anteriores.

La correccin del factor de potencia se logra colocando un condensador en paralelocon el circuito de la lmpara o utilizando, en circuitos que contienen variaslmparas, balastos capacitivos para la mitad de las lmparas y balastos inductivossin compensacin para la otra mitad.



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Iluminacin 84

Descarga

Para el encendido de la lmpara se necesita algn tipo de ayuda, debido a que laresistencia interna de la lmpara fluorescente apagada se encuentra demasiado fra

para encenderse automticamente cuando se le aplica el voltaje de la red.

En lo que respecta al encendido, los circuitos de las lmparas fluorescentes se puedendividir en tres grupos:-Circuitos con arrancador precalentado:El encendido lo controla un arrancador (cebador) convencional o electrnico.

-Circuitos sin arrancador precalentado:Estas lmparas pueden operar con dos tipos diferentes de circuito, el de encendido

instantneo (circuito semi-resonante) y el de encendido rpido (circuito no-resonante).

-Circuitos de encendido fro:Son para lmparas que estn dotadas de una banda interna para facilitar el encendido

inmediato sin precalentamiento y sin cebador.



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Iluminacin 85

Descarga

Lmparas de vapor de mercurio a alta presin

En la lmpara de mercurio, aparte de la reactancia no es necesario equipo de arranque. Seusan balastos inductivos compensados que pueden ser utilizados tanto en circuitos decompensacin paralela como en circuitos de compensacin en serie. Ambos circuitos llevan uncondensador para compensar el factor de potencia.

Lmparas de halogenuros metlicos

Las condiciones de funcionamiento de las lmparas de halogenuros metlicos son muyparecidas a las de vapor de mercurio convencionales, estando dispuestas para ser conectadasen serie con un balasto limitador de la corriente.Pero debido a los halogenuros, la tensin de encendido de estas lmparas es elevada ynecesitan el empleo de un cebador o ignitor.El balasto a conectar a la lmpara de halogenuros depende de las propiedades de sta. Por

ejemplo, las lmparas denominadas de tres bandas emplean balastos destinados a lmparas demercurio a alta presin, pero las lmparas de tierras raras funcionan mejor con balastos delmparas de sodio de alta presin.



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Lmparas de vapor de sodio a baja presin

Estas lmparas precisan de un equipo auxiliar que puede ser:

-Balasto, con o sin ignitor separado:Debido al bajo voltaje de la lmpara, stas pueden operar en circuitos comparativamentesimples. Estos consisten, bsicamente, en un balasto en serie con la lmpara y unarrancador en paralelo. Para la correccin del factor de potencia se utiliza uncondensador en paralelo.

-Transformador con ignitor separado:En este circuito se mantiene la potencia casi constante de la lmpara durante toda su

vida.Consiste en un balasto, un condensador en serie para la correccin del factor de potenciay un ignitor electrnico.



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Lmparas de vapor de sodio a alta presin

Al igual que en las lmparas de halogenuros metlicos, y debido a la alta presin a la quese encuentra el gas, para el encendido es necesario aplicar altas tensiones de choque. Porello, las lmparas de sodio alta presin operan normalmente con un balasto y unarrancador.Algunas lmparas poseen un arrancador incorporado, pero la mayora utilizan un

dispositivo de arranque externo.Principalmente existen dos tipos de circuitos, ya sea con el arrancador conectado en serie oen paralelo con la lmpara:- Circuito con arrancador en serie: El arrancador est conectado entre el balasto y lalmpara.- Circuito con arrancador en semiparalelo: El arrancador est conectado a la lmpara a

travs de la reactancia.La correccin del factor de potencia en ambos circuitos, puede lograrse con uncondensador en forma de compensacin en paralelo.



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ReactanciasMarcas e indicacionestWEs la temperatura mxima a la cual pueden funcionar constantemente los bobinados de unareactancia en condiciones normales, a su tensin y frecuencia nominales, para asegurar una vidamedia de 10 aos.

tCalentamiento de los bobinados de una reactancia sobre la temperatura ambiente en la que est

instalada, funcionando en condiciones normales y a tensin y frecuencia nominales.

taTemperatura de ambiente mxima a la que puede funcionar una reactancia en condicionesnormales. Viene dada por: ta = tW - t

PrdidasEs la potencia autoconsumida. Si no se indica de otra forma, este valor est medido con voltaje yfrecuencia nominales y con los bobinados a una temperatura de 25 C.

Es el factor de potencia.



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ReactanciasLas reactancias o balastos son accesorios para utilizar en combinacin con las

lmparas de descarga, que en forma de impedancias inductivas, capacitivas oresistivas, solas o en combinacin, limitan la corriente que circula por aquellas a losvalores exigidos para un funcionamiento adecuado.

Adems, cuando es necesario, suministran la tensin y corriente de arranquerequeridas y en el caso de reactancias de arranque rpido, las bajas tensionesnecesarias para el caldeo de los ctodos de las lmparas.

Dadas las caractersticas que ofrecen de rendimiento y funcionamiento correcto de lalmpara, las ms utilizadas son las de tipo inductivo.



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Iluminacin 90

DescargaReactancias

Funcin que cumple la reactancia

La reactancia es elemento fundamental en cualquier instalacin de alumbrado conlmparas de descarga, ya que sin ellas, las lmparas no podran funcionar.

Dada la gran variedad de lmparas existentes muy diferentes en tipo, tamao, color,etc., se requieren reactancias adecuadas a cada una, que satisfaga las necesidades dearranque y posteriormente las de operacin normal.

De forma general las funciones que cumple la reactancia son:- Proporcionar la corriente de arranque o de precalentamiento de ctodos paraconseguir en stos la emisin inicial de electrones.- Suministrar la tensin de salida en vaco suficiente para hacer saltar al arco en elinterior de la lmpara.

- Limitar la corriente en la lmpara a los valores adecuados para un correctofuncionamiento.- Controlar las variaciones de la corriente en la lmpara, frente a variaciones de latensin de alimentacin. Lo que se conoce comotener buena regulacin.



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Iluminacin 91

DescargaReactancias

Reactancia de choque

Este tipo de reactancia inductiva, formado por una simple bobina con su ncleomagntico correspondiente, conectada elctricamente en serie con la lmpara, es elms comnmente utilizado; constituye un conjunto de bajo factor de potencia quepuede ser corregido colocando un condensador en paralelo con la red.

Este tipo de reactancia, es econmica, ligera y de dimensiones reducidas,

proporciona una pobre regulacin de potencia, frente a las variaciones de la tensinde alimentacin (alrededor del 20% de oscilacin de la potencia, para variacionesde tensin del 10%) y la corriente de arranque es elevada respecto a la defuncionamiento, debiendo dimensionarse los circuitos para ese valor.

Esto hace que la vida de la lmpara se vea reducida considerablemente si la tensin

de la red flucta ms del 5%. Por lo tanto, este tipo de reactancias es adecuadosiempre que se utilice en las debidas condiciones de estabilidad de la tensin.


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DescargaReactancias

Reactancia de choque


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DescargaReactancias

Reactancia autotransformadora

Cuando las redes de alimentacin tienen una tensin inferior a 220 V, se hacenecesario prever un sistema de elevacin de esa tensin que nos proporcione lanecesaria para el encendido de la lmpara.Este sistema puede ser simplemente un autotransformador y una reactancia dechoque normal, lo cual elctricamente es correcto, pero muy costoso y voluminoso.

De ordinario se han construido, para esa funcin, reactancias autotransformadoras,cuyo esquema bsico se muestra, formadas por dos devanados desacopladosmagnticamente, incluso con shunts magnticos entre ellos, para que, adems deelevar la tensin para que la lmpara pueda encender, realicen la funcin de controlarla intensidad de la misma.Este tipo de reactancias tienen una regulacin de potencia muy pequea, de modo que

una variacin de tensin del 5% ocasiona oscilaciones de potencia de la lmpara del12%. Adems, son reactancias de bajo factor de potencia y para corregir ste,teniendo en cuenta la tensin de alimentacin (normalmente 110 o 125 V), nosveremos obligados a colocar condensadores de gran capacidad y por lo tanto costosos.


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DescargaReactancias

Reactancia autotransformadora


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DescargaReactancias

Reactancia autorreguladora

Esta reactancia combina un autotransformador con un circuito regulador. Debido a que una partedel bobinado primario es comn con el secundario, su tamao es reducido.

Con este tipo de reactancia logramos las siguientes ventajas:- Una buena regulacin de corriente y potencia de la lmpara, frente a las variaciones de tensin

de la alimentacin (del orden del 5% en potencia, frente a variaciones de tensin del 10%).- Como consecuencia de lo anterior, un aumento notable en la vida de la lmpara, lo que reducelos costos de mantenimiento de la instalacin.- La corriente de arranque en la red, no es superior a la de funcionamiento normal, por lo que lossistemas de proteccin y los cables de alimentacin se pueden dimensionar para una corrientemenor que en las instalaciones con reactancias de choque.- La compensacin del factor de potencia se mantiene por encima del 0.9 independientemente de latensin de la red.- Debido a la gran estabilizacin que proporcionan estas reactancias, la tensin de red, a la cual lalmpara se extingue, es baja, lo que permite variaciones de la tensin de alimentacin muysuperiores a lo habitual sin que se produzcan apagados de la lmpara.


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DescargaReactancias

Reactancia autorreguladora.


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DescargaReactancias

Balastos electrnicos

Los balastos electrnicos ofrecen ventajas importantes con respecto a los balastos inductivosconvencionales, tales como:

- Mejoran la eficiencia de la lmpara y del sistema.- No producen efectos de parpadeo o estroboscpicos.- Brindan un arranque instantneo sin necesidad de un arrancador separado.

- Incrementan la vida de la lmpara.- Ofrecen excelentes posibilidades de regulacin del flujo luminoso de la lmpara.- Factor de potencia prximo a la unidad, aunque hay que vigilar que los armnicos en lneano excedan los valoresmximos admitidos.- La conexin es ms simple.

- Poseen menor aumento de la temperatura.- No producen zumbido ni otros ruidos.- Poseen menos peso.- Pueden ser utilizados en corriente continua.


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DescargaReactancias

Balastos electrnicos


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Iluminacin 99

DescargaReactancias

Fluorescencia

Electromagntica

Electrnica


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DescargaReactancias

Descarga


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Iluminacin 101

DescargaIgnitores

Ignitores Arrancadores

Las lmparas de vapor de mercurio, tienen electrodos que les permiten el

arranque con tensiones bajas, del orden de los 220 V., por lo que no necesitan

ningn dispositivo adicional para el arranque.

Sin embargo, las de halogenuros metlicos y las de sodio de alta presin,

necesitan tensiones de encendido muy elevadas que no puede suministrarlasla reactancia por s sola.

El proporcionar esta tensin de encendido es la misin de los arrancadores,

que tambin se utilizan para el encendido de algunas lmparas de vapor de

sodio a baja presin.


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DescargaIgnitores

Principios de funcionamiento

Estn basados en aprovechar la energa almacenada en un condensador, y que sedescarga mediante un sistema de disparo adecuado en el bobinado primario de untransformador.Debido a la brusca variacin de flujo en el ncleo del mismo, aparece un impulso detensin inducido en el secundario, de un valor de pico muy elevado y de poca duracinque superpuesto a la tensin de la red, hace saltar el arco en el interior del tubo dedescarga.

Segn su principio de funcionamiento podemos distinguir tres tipos diferentes dearrancadores:- Arrancador independiente o pulsos superpuestos o universal

- Arrancador de transformador de impulsos o impulsador y

- Arrancador independiente de dos hilos.

Adems de esta clasificacin por su forma de funcionamiento, los arrancadores puedentener en su interior un sistema de desactivacin que corte su funcionamiento si lalmpara no arranca en un plazo de tiempo. Estos ltimos son los llamadosarrancadores

temporizados.


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Iluminacin 103

DescargaIgnitores

Arrancador independiente

o pulsos superpuestos o

universal

Arrancador de transformador

de impulsos o impulsador

Arrancador independiente

de dos hilos.


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Iluminacin 104

DescargaReactancias e Ignitores

Ignitores Arrancadores

Las lmparas de vapor de mercurio, tienen electrodos que les permiten

el arranque con tensiones bajas, del orden de los 220 V., por lo que no

necesitan ningn dispositivo adicional para el arranque.

Sin embargo, las de halogenuros metlicos y las de sodio de altapresin, necesitan tensiones de encendido muy elevadas que no

puede suministrarlas la reactancia por s sola.

El proporcionar esta tensin de encendido es la misin de los

arrancadores, que tambin se utilizan para el encendido de algunas

lmparas de vapor de sodio a baja presin.

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