microsoft powerpoint - iluminación eficiente - ahorro de ene

5/26/2018 Microsoft PowerPoint - Iluminaci n Eficiente - Ahorro de Ene

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CLAS Ingeniera Elctrica S.A.

Departamento de Iluminacin

Autor: Ernesto Angel S.


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Las actuales estadsticas indican que el 25% de la energa

elctrica generada en el mundo es utilizada en sistemas deiluminacin.

25%

75%

Iluminacin


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El crecimiento del consumo de energa elctrica en los pases endesarrollo es aproximadamente el 5 % al ao.

Residencial25%

Otros 15%

Comercial

16%

Industrial

44%

Consumo elctrico


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En los ltimos aos se ha logrado un avance importanteen el desarrollo de sistemas mas eficientes de iluminacin,

sin duda motivado por el aumento del costo de laenerga elctrica.

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La necesidad es contar con sistemaseficientes de iluminacin


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TECNOLOGAS DE ILUMINACIN

Sistemas fluorescentes

Iluminacin a LED

Lmparas de Induccin


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Los sistemas de IluminacinFluorescente son de granpopularidad gracias a su gran

eficiencia frente a losconvencionales sistemasincandescentes.

ILUMINACIN FLUORESCENTE


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Una iluminacin fluorescente eficiente permite obtener

ptimo confort visual, alta eficiencia lumnica y unimportante ahorro de energa elctrica.

La buena seleccin de sus componentes serlo que definir el resultado final.


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EVOLUCIN

Ballast magntico de bajo consumo (1936) Ballast electrnico (1968) Fluorescentes lineales T8 (1976)

Fluorescentes compactas (1980) Fluorescentes lineales T5 (1994)


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Conceptos Generales


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Flujo Luminoso

El flujo luminoso es la cantidad deluz emitida por una fuente en unaunidad de tiempo

Su unidad de medida es ellmen (lm) y su smbolo es


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Iluminancia Nivel de Iluminacin

La iluminancia es la relacin entre el flujo luminoso que

recibe la superficie y su rea.

Su Unidad de medida es el LUX y se simboliza con E

(lm)

Superficie (m )2E =


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Deslumbramiento

Fenmeno de la visin que producemolestia o disminucin en lacapacidad para distinguir objetos, oambas cosas a la vez.


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En cuanto a la forma puede ser deslumbramiento directo o reflejado (indirecto)

Los efectos que origina eldeslumbramiento pueden ser: Directo

Reflejado

Molesto (psicolgico)

Perturbador (fisiolgico)


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Eficacia Luminosa

Flujo luminoso (lm)

=Potencia elctrica (W)

Cantidad de lmenes por cada unidad de potencia elctrica consumida

Su unidad de medida es el lm/W


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Temperatura de color

Es una medida del color de la luz emitida por uncuerpo negro a una temperatura en particular, esexpresada en grados Kelvin ( K)

El cuerpo negro cambia de color a medida queaumenta su temperatura. Vara desde el rojo opaco,rojo claro, naranja, amarillo y finalmente blanco


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La llama de una vela es similar al de un cuerpo negro calentado a unos1.800 K, se dice entonces que tiene una temperatura de color de 1.800 K

Luz da

6.000 KLuz clida

2.700 K


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EVOLUCIN

Ballast magntico de bajo consumo (1936) Ballast electrnico (1968) Fluorescentes lineales T8 (1976)

Fluorescentes compactas (1980) Fluorescentes lineales T5 (1994)


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Analicemos un sistema de iluminacin fluorescente


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COMPONENTES BSICOS

Lmpara fluorescente

Equipo auxiliar (Ballast - Condensador Partidor)

Luminaria


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La gran evolucin de las lmparas fluorescentes a travs delos aos ha sido la reduccin de su dimetro y mejora de la

calidad de luz.

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LMPARAS FLUORESCENTES


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MEDIDAS COMERCIALES

T5 T8 T10 T12

Ej.: T10 = 1/8 de pulgada x 10 veces

3,175 x 10 = 31,75, Comercial = 32 mm

T12 = 38,1 / Comercial = 38 mm

T8 = 25.4 / Comercial = 26 mm

T5 = 15.8 / Comercial = 16 mm


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VIDA UTIL

8.000 horasFluorescencia compacta

20.000 horasFluorescencia tubular T5

8.000 horasFluorescencia tubular T8

800 horasIncandescencia

EstimadaLmpara


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RENDIMIENTO

55 Im/W600 Im11 WFluorescenciacompacta

104 Im/W2.900 Im28 WFluorescenciaTubular T5

79 Im/W2.850 Im36 WFluorescenciaTubular T8

12 Im/W720 Im60 WIncandescenciaEstndar

EficaciaFlujoemitido

Potencia nominalTipo de Lmpara


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Lmparas fluorescentes T5


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DIMETRO 16 MM

Permite utilizar luminarias con menoresdimensiones y con mximas condicionesde diseo

2 tubos de 28w 4 tubos de 14w 2 tubos de 54w


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FLUJO LUMINOSO MAXIMO EN 35

La lmpara T5 fue desarrollada para obtener el mximo flujo luminoso

a una temperatura ambiente de 35C, esta temperatura es la mascomn que se encuentra en el interior de las luminarias.

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En la Figura se observa que una lmpara trabajando en 50 Hz a una temperatura de40C en el recinto de la luminaria tiene un factor de depreciacin de 0,92 mientras que

a 30 Khz. y a una temperatura de 35C el factor de depreciacin es de 0,96.


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CUADRO COMPARATIVO

* Comparacin con una lmpara T8


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CONSUMO INFERIOR DE 23%

1 Lmpara de 28W

1 Lmpara de 36W

T5

T8


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RENDIMIENTO SUPERIOR EN 25%

104 lm/w

78 lm/w

T5

T8


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EXPECTATIVA DE VIDA SUPERIOR, 2.5 veces

20.000 hrs.

8.000 hrs.T8

T5


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EQUIPOS AUXILIARES


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Ballast magntico + Condensador + Partidor

Sistema convencional

Sistema electrnico

Ballast electrnico


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Ballast magntico +Partidor +(condensador)

Los ballast o reactancias magnticas se utilizan en serie con

las lmparas fluorescentes y su frecuencia de operacin es de50 Hz

L

mpara

SISTEMA CONVENCIONAL


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CONJUNTO DOBLE (EJEMPLO: 2x58W)

Temperatura Mxima 130

Frecuencia 50 Hz

Voltaje Mximo 230 Vc.a.

PARTIDOR

CONDENSADOR


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FUNCIONES DE UNA REACTANCIA

Limita la corriente que circula a travs de las lmparas. Proporciona la corriente de arranque o de precalentamiento delos ctodos a la lmpara Suministra la tensin de salida en vaco necesaria para hacersaltar el arco en el interior de la lmpara Controla las variaciones de corriente en la lmpara frente avariaciones de tensin de alimentacin.


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Las reactancias generan mucho calor durante su funcionamiento, este calorproduce un aumento de la temperatura de operacin conocido como Delta Tla que se estabiliza luego de tres cuatro horas de operacin.

Otro valor que interviene es la temperatura ambiente (ta).

Por consiguiente la temperatura de operacin de la reactancia es la suma dedos valores:

TEMPERATURA DE TRABAJO

Temperatura de trabajo (tw) = t + ta


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Por cada 10C de aumento de temperatura por sobrela temperatura normal de trabajo la expectativa devida del balasto se ver reducida a la mitad.

EFECTO DEL EXCESO DE TEMPERATURA


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Caractersticas Generales

Importantes prdidas por unidad

Aporte de calor excesivo al ambiente Bajo factor de potencia Funcionan con frecuencias de 50 60 Hz Provocan efectos estroboscpicos

Requieren de un arrancador No permite la regulacin del flujo luminoso Producen ruidos audibles al ambiente Poseen un peso excesivo Su uso se reduce a lmparas fluorescentes T10 y T8


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Los ballasts electrnicos son accesorios para utilizar en

combinacin con las lmparas fluorescentes a una frecuenciade operacin sobre los 20 Khz.

SISTEMA ELECTRONICO


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ESTRUCTURA DEL BALLAST ELECTRNICO

Mediante una etapa rectificadora, elvoltaje c.a. de entrada es convertidoen voltaje c.c.

Un convertidor de cc / cc funcionacomo corrector de factor de potencia.

Posteriormente su salida se conecta aun inversor de alta frecuencia que

alimenta a la lmpara fluorescente.

Bsicamente se compone de las siguientes etapas:


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CARACTERSTICAS GENERALES

Mnimas prdidas por unidad

Mejoran la eficiencia de la lmpara y el sistema Trabajan con alta frecuencia, sobre 20.000 Hz No producen efectos estroboscpicos Proporcionan un arranque muy rpido

No requiere partidor Incrementan la vida til de la lmpara Factor de potencia prximo a la unidad Ausencia de ruido audible Son utilizados con lmparas fluorescentes T8 y T5


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Utilizando ballasts electrnicos a frecuencias por sobre de 20 KHz.

se logra un 10 % ms de flujo luminoso que a 50 Hz.

Funcionamiento en alta frecuencia es mayor flujo

luminoso


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ANALISIS COMPARATIVO

Ballast magntico & Ballast Electrnico


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EXPECTATIVA DE VIDA

30.000 Hrs.

40.000 Hrs.

Electrnico POUP Intral, 30 KHz

Electrnico REH Intral, 35 KHz

40.000 Hrs.Magntico, 50/60 Hz

ESTIMADOBALLAST


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MENORES PRDIDAS

Los ncleos magnticos usados en los ballastselectrnicos son de material cermico, pequeos y debajas prdidas.

En una luminaria con 2 lmparas de 36 watts las

prdidas en los ballasts magnticos sern dealrededor de 20 W, (10 W por cada balasto).

Un ballast electrnico para 2 lmparas de 36Wprdidas son de alrededor de 6 a 7W.


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Factor de Potencia

Los balastos electrnicos cuentan con circuitos dedicados ala correccin de la forma de onda de la corriente de entrada,reduciendo el contenido armnico a menos del 20 % total,de modo de obtener un alto factor de potencia mayor a

0,99.


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Contenido de armnicos

En los balastos electrnicos, la corriente alterna de la red dealimentacin se convierte a continua por medio de una etapa

rectificadora, con diodos y condensadores electrolticos.

Este proceso de rectificacin produce deformacin en la corrientede entrada, con alto contenido de armnicas y bajo factor de

potencia, como se ve en la siguiente figura.


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NORMATIVA VIGENTE


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EN 61000-3-2

Fija los lmites para las emisiones de corrientesarmnicas en equipos con corrientes de entrada menoro igual a 16 Amperes por fase.


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LIMITE DE ARMNICOS (EN 61000-3-2)


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EN 55015

Fija lmites y determina mtodos de medida de radiointerferencias caractersticas en los equipos deiluminacin y similares.


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INTERFERENCIAS ELECTROMAGNTICAS

Los equipos electrnicos de funcionamiento en altas frecuencias emiteninterferencias electromagnticas perjudiciales para en entorno elctricoy aparatos afines a l.

Los ballasts electrnicos disponen de filtros y etapas supresoras deinterferencia radioelctrica de manera de situar estos valores por debajode las mnimas exigencias.


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NIVEL DE ARMONICOS

Los balastos electrnicos deben incluir en sus circuitos filtros deentrada que LIMITEN y mantengan el nivel de armnicos igual o pordebajo de lo exigido por la norma EN 61000-3-2.

Por lo anterior es MUY IMPORTANTE la adecuada seleccin de losballasts electrnicos a utilizar.

Ni l i d di i i b ll


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Niveles tpicos de distorsin armnica en ballasts


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Interferencias Electromagnticas: Radiadas


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Interferencias Electromagnticas: Conducidas

ENVOLVENTE DEL BALASTO


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ENVOLVENTE DEL BALASTO

Caja metlica

Caja plstica?

Interferencia radiada


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Interferencia radiada

(PRINCIPIO DE LA JAULA DE FARADAY)

Limita las emisioneselectromagnticas radiadas

Contamina con emisioneselectromagnticas radiadas


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Ballasts Electrnicos INTRAL

POUP AFP (Alt F t d P t i )


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POUP AFP - (Alto Factor de Potencia)

Caja y base metlica

Pre-cableado

Diagrama deconexin

CERTIFICACIN

Caractersticas

Tcnicas

THD < 20% en 220V

THD < 10% en 127 V F.P. > 097C

30 Khz


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BALLAST ELECTRNICO REH T5

14W 28W 54W


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CARACTERSTICAS

Partida rpida

El ballast precalienta los filamentos de la lmpara para que logre unaexpectativa de vida plena.

Alto Factor de Potencia y Baja Distorsin ArmnicaEl uso de correccin activa posibilita obtener FP=0,99 y THD=10%,superiores a los niveles exigidos por las normas internacionales.

Mnima interferencia electromagntica radiadaEl diseo de su caja metlica minimiza el efecto de emisin

electromagntica radiada

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Flujo Luminoso Constante

Independiente de la variacin de voltaje de alimentacin el flujoluminoso de la lmpara se mantiene constante

Potencia constante ante variaciones de voltaje

Posee un circuito de potencia constante que mantiene el flujoluminoso de la lmpara inalterado

Permite funcionar con un amplio rango de voltaje de entrada

Funcional con voltajes de entrada entre 100V y 242V (modelos de14W y 28W)


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Funcionamiento independiente de las LmparasEn el caso de una de las lmparas presente un problema la otrapermanece funcionando normalmente hasta el cambio.

Proteccin contra picos de voltaje en la red elctrica

Tiene un circuito supresor de sobrevoltajes que limita los picosprotegiendo el funcionamiento del ballast.

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Proteccin contra sobrecorrientes

En caso de algn problema en el circuito de operacin del ballast,ste cuenta con un mecanismo fusible que operar para no afectarel resto de la instalacin.

Proteccin contra falla en la lmparaEl ballast posee un dispositivo de proteccin que le permite su auto-desconexin en el caso de la lmpara presente problemas de faltade gas o que este en final de su vida.

REQUISITOS DE PARTIDA


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Para lograr una expectativa de vida til elevada en las lmparasfluorescentes T5 el ballast electrnico debe cumplir con algunosrequisitos en la partida.

Los filamentos de las lmparas fluorescentes T5 son mscompactos y ms sensibles, debiendo utilizarse solamente ballastscon partida precalentada, de esta manera las lmparas podrnextender su vida a 20.000h.

REQUISITOS DE PARTIDA


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INTRAL realiz en su laboratorio ensayos de vida acelerada en las

lmparas T5 para verificar la influencia del tipo de partida en la vida tilde la lmpara (Publicado en COBEP2005, IECON2005 e INDUSCON2006).

Quedo demostrado que el ballast del tipo partida instantnea

compromete la vida de la lmpara T5, tanto para ciclos cortos o cicloslargos de conexin / desconexin.

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Lmites a las Garantas


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Los principales fabricantes de lmparas T5 no ofrecen garanta de la

lmpara si se utiliza ballast electrnico del tipo partida instantnea:

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En algunos pases ya se prohbe la comercializacin e importacin de ballasts

electrnicos de partida instantnea para las lmparas fluorescentes T5.


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Luminarias para lmparas fluorescentes T5

Tecnologa para el ahorro


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Por qu utilizar luminarias INTRAL T5?

Proporcionan una iluminacin de diseo moderno y compacto, alturamxima 4 cms.

Alta eficiencia lumnica con un importante ahorro de energa, mslmenes por watt.

Mayor confort visual y mnimo deslumbramiento.

Menor costo de mantenimiento, la lmpara tubular T5 tiene una vida tilpromedio de 20.000 hrs.

Mayor rendimiento de la luminaria.


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Altura reducida

ptica tradicionalT8 = 8 cm

ptica T5 = 4 cm

Mejor aprovechamiento de espacio en los cielos :


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Mejor aprovechamiento de espacio en los cielos :

No interfiere con ductos ni otras instalaciones


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Se puede observar en un reflector parablico que el rendimientoresultante de una luminaria con un tubo T8 contra un tubo T5 es

menor.

Mayor flujo resultante

ptica T8

ptica T5

Efecto de la temperatura ambiente


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Efecto de la temperatura ambiente

En las luminarias con ballasts electrnicos la temperatura de la

lmpara es menor principalmente porque recibe menos energa paragenerar la misma cantidad de luz, adems los balastos tienenmenores prdidas.

En una luminaria con 1 lmpara de 36 W trabajando en un ambiente con unatemperatura exterior de 25 C, con balasto magntico se medir alrededor de 40 Cen el recinto de la lmpara, mientras que en una con balasto electrnico semedir 35 C.

El rendimiento en lmenes/W de la lmpara depender de la temperatura de trabajo.


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RESULTADO DE UNA ILUMINACIN EFICIENTE


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En la tabla siguiente veremos el comportamiento de una luminariacon ballast magntico el cual le entrega a la lmpara una potencianominal de 36W, y la misma luminaria con un ballast electrnico dealta frecuencia que le entrega 32 W a la lmpara.


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El rendimiento de la lmpara trabajando en 30 KHz es superior enun 37%


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Realizando un ejercicio comparativo

Utilizaremos el programa de clculo INTRALUX y

compararemos dos casos para la iluminacin de una sala declases de las siguientes dimensiones:

Largo : 12 mts.Ancho : 6 mts.

Altura de montaje : 2,65 mts.


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La opcin es utilizar ballast electromagntico 2x36W paralmpara T8 (26mm) en una luminaria empotrada conreflector doble parablico.

Caso 1:

Luminaria 2x36W


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12 luminarias

Consumo:

12 x 92w = 1104w

promedio 300 lux


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Bandas coloridas Caso 1

Diagrama ISOLUX Caso 1


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La opcin es utilizar ballast electrnico 2x28W paralmpara T5 (16mm) en una luminaria empotrada modeloOE-500 de INTRAL, reflector parablico

Caso 2:

Luminaria 2x28W OE-500 INTRALSala de clases, promedio 300 lux


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9 Luminarias

Consumo:

9 x 60w = 540w

promedio 300 lux


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Bandas coloridas Caso 2


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Diagrama ISOLUX Caso 2


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AHORRO - considerando 10 salas

CASO PRCTICO


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Cliente : CENCOSUD S.A.

Local : Supermercado Santa Isabel, Vivaceta

Proyecto Piloto

Reemplazo de iluminacin existente por alternativa que

considera instalacin de luminarias modelo WP-512

2x54W T5


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SITUACIN ACTUAL

Adicionalmente, comoapoyo se incorporan 3luminarias tipocampana industrial

que consumen entotal 540 W

Cada cinta incluye 6

luminarias de 2x36W conballast magntico, en total552 watts.

PROYECTADO


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PROYECTADO

Se reemplaza la iluminacinexistente por 4 luminariasde alta eficiencia modeloWP-512 2x54W tecnologaT5, consumo total 460W

RESULTADO FINAL


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Original Proyecto

1.092 W 460 W

El Ahorro directo es un 57%


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S

istemaconvencional

Sist

emaelectrnico

T8

Sistema

electrnicoT5

Inicial

46% de ahorro

23% de ahorro

CONCLUSIN


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Los modernos diseos de luminarias asociados a la

tecnologa T5 permite obtener niveles de iluminacindeseados con un bajo consumo de energa elctrica.

El ahorro de energa se consigue fcilmente disfrutndoseinmediatamente despus de la instalacin.

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