monografÍa ingeniero mecÁnico elÉctricista presenta: … · 2019-03-31 · 3 agradecimientos a...

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

“BALASTROS PARA LÁMPARAS DE DESCARGA “

MONOGRAFÍA

Que para obtener el título de: INGENIERO MECÁNICO ELÉCTRICISTA

PRESENTA: EMMANUEL VELAZQUEZ PRADO

DIRECTOR: DR. ALFREDO RAMÍREZ RAMÍREZ

XALAPA, VER. FEBRERO 2012

2

Dedicatoria

Dedico este trabajo a las personas más importantes en mi vida que han compartido

conmigo momentos inolvidables y que siempre hemos permanecido unidos a pesar de

todas las adversidades.

Con todo mi cariño:

A MIS PADRES

Isidoro Velazquez Herrera

Georgina Prado Martinez

A MI HERMANO

Abraham Velazquez Prado

A MI ABUELA

Cresencia Martinez Dolores

Emmanuel Velazquez Prado

3

AGRADECIMIENTOS

A dios

Por darme la oportunidad de vivir, así como la paciencia, la prudencia y la sabiduría para

poder alcanzar mis metas, manifestando su presencia en Fe de que todo se puede por

más obstáculos que se presenten en la vida.

A mis padres

A mi padre Isidoro Velazquez Herrera y a mi madre Georgina Prado Martínez que son los

mejores padres que existen en el mundo y son mi ejemplo a seguir, por confiar siempre en

mí, por su apoyo incondicional en todo momento, por su gran cariño y por sus sabios

consejos. No existen palabras para describir mi amor por ustedes y para agradecer todo

ese gran apoyo que siempre me brindan para poder alcanzar mis metas, así que

solamente digo GRACIAS, este trabajo es suyo.

A mi hermano

Abraham Velazquez Prado, primeramente por ser el mejor hermano que pueda existir, por

estar siempre ahí para ayudarme y aconsejarme en diferentes cosas, por preocuparse por

mí, por su gran apoyo y por todos los buenos momentos que hemos pasado juntos.

A mis abuelos

Cresencia Martinez Dolores, Maria del Carmen Herrera Garcia y Benigno Velazquez

Vallejo por la confianza que me brindaron, por los sabios consejos, por su gran cariño y

por preocuparse por mí.

Finalmente agradezco a mis compañeros y profesores de la Facultad de Ingeniería

Mecánica Eléctrica de la Universidad Veracruzana que de alguna manera contribuyeron a

mi formación académica, por su apoyo y su amistad a lo largo de la carrera. También

agradezco a mis amigos, por su amistad y por estar ahí apoyándome y aconsejándome.

Mil gracias.

Emmanuel Velazquez Prado

4

ÍNDICE

ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................................... 10

INDICE DE TABLAS ...................................................................................................................... 13

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 14

CAPÍTULO 1 CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE LA LUZ .............................................................. 16

1.1 NATURALEZA DE LA LUZ ...................................................................................................... 16

1.2 CLASIFICACIÓN DE LAS FUENTES LUMINOSAS ................................................................. 16

1.2.1 CLASIFICACIÓN DE FUENTES LUMINOSAS DE ACUERDO A LA TRANSFORMACIÓN DE

ENERGÍA. .................................................................................................................................. 17

1.2.1.1 Termorradiación ................................................................................................................. 17

1.2.1.2 Luminiscencia .................................................................................................................... 18

1.3 PROPIEDADES CROMÁTICAS DE LAS FUENTES LUMINOSAS .......................................... 19

1.3.1 TEMPERATURA DE COLOR ............................................................................................... 19

1.3.2 ÍNDICE DE RENDIMIENTO DE COLOR (IRC) ..................................................................... 20

1.4 CLASIFICACIÓN DE LAS LÁMPARAS ELÉCTRICAS............................................................. 20

1.4.1 LÁMPARAS INCANDESCENTES ......................................................................................... 20

1.4.1.1 Clasificación ....................................................................................................................... 21

1.4.2 LÁMPARAS DE DESCARGA ................................................................................................ 22

1.4.2.1 Lámparas de descarga en vapor de mercurio a baja presión ............................................. 24

1.4.2.1.1 Lámparas fluorescentes .................................................................................................. 24

1.4.2.1.1.1 Proceso de encendido.................................................................................................. 25

1.4.2.2 Lámparas de vapor de mercurio a alta presión .................................................................. 26

1.4.2.2.1 Principios de funcionamiento .......................................................................................... 27

1.4.2.2.2 Partes principales............................................................................................................ 28

1.4.2.3 Lámparas de luz mixta ....................................................................................................... 28


1.4.2.4 Lámparas de halogenuros o aditivos metálicos .................................................................. 29


1.4.2.5 Lámparas de descarga en vapor de sodio ......................................................................... 30

1.4.2.5.1 Lámparas de sodio a baja presión .................................................................................. 30

1.4.2.5.1.1 Principio de trabajo ...................................................................................................... 31

1.4.2.5.1.2 Partes principales ......................................................................................................... 31

1.4.2.5.2 Lámparas de sodio a alta presión ................................................................................... 32

5

1.4.2.5.2.1 Partes principales ......................................................................................................... 32

1.4.2.6 Lámparas de inducción ...................................................................................................... 33

1.4.2.6.1 Lámparas fluorescentes de alta potencia sin electrodos ................................................. 33

1.4.2.6.2 Lámparas de descarga de gas a baja presión por inducción ........................................... 34

CAPÍTULO 2. GENERALIDADES SOBRE BALASTROS ............................................................ 35

2.1 FUNCIÓN Y OPERACIÓN DEL BALASTRO ........................................................................... 35

2.2 PARÁMETROS ELÉCTRICOS A ANALIZAR EN UN BALASTRO ........................................... 38

2.2.1 ASPECTOS A CONSIDERAR .............................................................................................. 38

2.2.1.1 Ambiente del sitio ............................................................................................................... 38

2.2.1.10 Factor de eficacia de los balastros ................................................................................... 41

2.2.1.11 Factor de cresta ............................................................................................................... 42

2.2.1.12 Factor de potencia ........................................................................................................... 42

2.2.1.13 Distorsión armónica de corriente ...................................................................................... 43

2.2.1.2 Voltaje de alimentación al balastro ..................................................................................... 39

2.2.1.3 Voltaje de encendido .......................................................................................................... 39

2.2.1.4 Potencia de entrada ........................................................................................................... 39

2.2.1.5 Potencia útil ....................................................................................................................... 39

2.2.1.6 Pérdidas ............................................................................................................................. 39

2.2.1.7 Rendimiento ....................................................................................................................... 40

2.2.1.8 Conexión a tierra ................................................................................................................ 40

2.2.1.9 Factor de balastro .............................................................................................................. 41

2.2.2 REQUISITOS RELATIVOS QUE DEBEN CUMPLIR LOS BALASTROS .............................. 44

2.2.2.1 Requisitos relativos a la sección de entrada ...................................................................... 44

2.2.2.1.1 Factor de potencia (FP)................................................................................................... 44

2.2.2.1.2 Distorsión armónica total en la línea (DAT) ..................................................................... 44

2.2.2.2 Requisitos relativos a la sección de salida ......................................................................... 45

2.2.2.2.1 Voltaje en circuito abierto ................................................................................................ 45

2.2.2.2.2 Factor de cresta (FC) ...................................................................................................... 45

2.2.2.2.3 Sonido ............................................................................................................................. 46

2.2.2.2.4 Temperatura de Operación ............................................................................................. 46

2.2.2.2.5 Alambrado ...................................................................................................................... 46

2.3 CLASIFICACION DE LOS BALASTROS ................................................................................. 47

2.3.1 BALASTRO ELECTROMAGNÉTICO .................................................................................... 47

2.3.1.1 Partes del balastro electromagnético ................................................................................. 47

2.3.1.2 Características de los balastros electromagnéticos [3] ....................................................... 48

6

2.3.2 BALASTROS ELECTRÓNICOS ........................................................................................... 48

2.3.2.1 Características de los balastros electrónicos...................................................................... 50

2.4 COMPARACIÓN ENTRE LOS BALASTROS ........................................................................... 50

CAPÍTULO 3. BALASTROS ELECTROMAGNÉTICOS ................................................................ 51

3.1 DEFINICIÓN ............................................................................................................................ 52

3.2 CARACTERÍSTICAS ............................................................................................................... 52

3.3 PARTES DEL BALASTRO ELECTROMAGNÉTICO ................................................................ 53

3.4 TIPOS DE BALASTROS ELECTROMAGNÉTICOS ................................................................ 54

3.4.1 ENCENDIDO RÁPIDO, CON PRECALENTAMIENTO DE ELECTRODOS ......................... 55

3.4.2 ENCENDIDO POR CEBADOR ............................................................................................. 56

3.4.3 ENCENDIDO INSTANTÁNEO O ARRANQUE EN FRÍO .................................................... 57

3.6 PROBLEMAS DE LOS BALASTROS ELECTROMAGNÉTICOS. ............................................ 57

3.6.1 PÉRDIDAS ........................................................................................................................... 57

3.6.2 PARPADEO .......................................................................................................................... 58

3.6.3 EFECTO ESTROBOSCÓPICO ............................................................................................. 58

3.6.4 ESTABILIDAD....................................................................................................................... 58

3.6.5 TEMPERATURA ................................................................................................................... 58

3.6.6 RUIDO .................................................................................................................................. 58

CAPÍTULO 4. BALASTROS ELECTRÓNICOS ............................................................................ 59

4.1 DEFINICIÓN ............................................................................................................................ 59

4.2 CARACTERÍSTICAS ............................................................................................................... 59

4.2.1 FUNCIONAMIENTO EN ALTA FRECUENCIA ...................................................................... 59

4.2.2 ALTO GRADO DE CONFORT .............................................................................................. 60

4.2.3 FACTORES ECONÓMICOS ................................................................................................. 61

4.2.4 RESPETO DEL ENTORNO .................................................................................................. 62

4.3 COMPONENTES ..................................................................................................................... 62

4.3.1 FILTRO EMI/RFI ................................................................................................................... 63

4.3.2 PUENTE RECTIFICADOR .................................................................................................... 63

4.3.3 CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA ..................................................................... 63

4.3.4 INVERSOR DE ALTA FRECUENCIA ................................................................................... 64

4.3.5 TANQUE RESONANTE ........................................................................................................ 64

4.3.6 CIRCUITO DE CONTROL .................................................................................................... 64

4.4 OPERACIÓN O FUNCIONAMIENTO ...................................................................................... 64

4.5 CLASIFICACIÓN DE LOS BALASTROS ELECTRONICOS .................................................... 65

7

4.5.1 BALASTOS ELECTRÓNICOS SEGÚN EL SISTEMA DE ENCENDIDO ............................... 65

4.5.1.1 Encendido instantáneo ....................................................................................................... 65

4.5.1.2 Encendido con precalentamiento de cátodos ..................................................................... 66

4.5.1.3 Encendido rápido ............................................................................................................... 66

4.5.1.4 Encendido rápido programado ........................................................................................... 67

4.5.1.5 Encendido normal (con arrancador) ................................................................................... 67

4.5.2 LÁMPARAS EN SERIE O EN PARALELO ............................................................................ 67

4.5.3 BALASTROS SEGÚN SU GRADO DE PROTECCIÓN ......................................................... 67

4.5.3.1 Balastros “a incorporar” ...................................................................................................... 67

4.5.3.2 Balastos “independientes” .................................................................................................. 68

4.5.4 REACTANCIAS EN FUNCIÓN DEL TIPO DE LÁMPARA ..................................................... 68

4.5.5 BALASTROS ELECTRÓNICOS REGULABLES ................................................................... 68

4.5.5.1 Regulación analógica ......................................................................................................... 68

4.5.5.2 Regulación digital ............................................................................................................... 69

4.5.6 Balastos electrónicos alimentados en corriente continúa ...................................................... 70

4.6 INVERSOR RESONANTE ....................................................................................................... 70

4.6.1 INVERSORES DE ALTA FRECUENCIA ............................................................................... 71

4.6.1.1 Topologías básicas de inversores ...................................................................................... 71

4.6.1.1.1 Topologías alimentadas en tensión ................................................................................. 72

4.6.1.1.1.1 Amplificador clase “D” .................................................................................................. 72

4.6.1.1.1.2 Inversor medio puente.................................................................................................. 73

4.6.1.1.1.3 Inversor de puente completo ........................................................................................ 75

4.6.1.1.1.4 Inversor Push-Pull ........................................................................................................ 76

4.6.1.1.2 Topologías inversoras fuente de corriente ...................................................................... 77

4.6.1.1.2.1 Inversor Push-Pull alimentado en corriente .................................................................. 77

4.6.1.1.2.2 Amplificador clase E ..................................................................................................... 78

4.6.2 TANQUE RESONANTE ........................................................................................................ 79

4.6.2.1 Combinaciones de los elementos del tanque resonante .................................................... 83

4.6.2.2 Análisis de las distintas combinaciones.............................................................................. 83

4.6.2.2.1 Tanque resonante LCC paralelo (LCCP) ......................................................................... 84

4.6.2.2.2 Tanque resonante LC paralelo (LCP) .............................................................................. 85

4.6.2.2.3 Tanque resonante LCC serie .......................................................................................... 86

4.7 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS BALASTROS ELECTRÓNICOS ................................ 88

4.7.1 FACTOR DE POTENCIA ...................................................................................................... 88

4.7.2 DEFINICIÓN DE ARMÓNICAS ............................................................................................. 90

4.7.2.2 Efectos de la distorsión armónica total ............................................................................... 92

8

4.7.2.3 Criterio normativo ............................................................................................................... 93

4.7.2.4 Medidas correctivas de armónicas ..................................................................................... 94

4.7.2.4.1 Sobredimensionamiento de la capacidad del hilo de neutro ............................................ 94

4.7.2.4.2 Bloqueo de las corrientes armónicas de secuencia cero con transformador de zig zag. . 95

4.7.2.4.3 Solución con filtros .......................................................................................................... 95

4.7.2.4.3.1 Filtros pasivos lineales. ................................................................................................ 95

4.7.2.5 Medidas correctivas de factor de potencia y distorsión armónica en balastros electrónicos96

4.7.2.5.1 Topologías emuladores de resistencia ............................................................................ 97

4.7.2.5.2 Topología conformadora de corriente.............................................................................. 98

4.7.3 INTERFERENCIA ELECTROMAGNÉTICA (EMI) ................................................................. 98

4.7.3.1 Análisis de las interferencias electromagnéticas ................................................................ 99

4.7.3.2 Problemática de la compatibilidad electromagnética de los balastros electrónicos. ......... 100

4.7.3.3 EMI Conducidas. .............................................................................................................. 102

4.7.3.4 EMI Radiadas .................................................................................................................. 102

4.7.3.5 Normas de EMC aplicables a balastros electrónicos. ....................................................... 103

4.7.3.6 Límites de las EMI ........................................................................................................... 103

4.7.3.6.1 Interferencias radiadas .................................................................................................. 104

4.7.3.6.2 Interferencias conducidas ............................................................................................. 104

CAPÍTULO 5. BALASTROS PARA LÁMPARAS FLUORESCENTES COMPACTAS ................ 106

5.1 DEFINICION .......................................................................................................................... 106

5.2 CARACTERÍSTICAS ............................................................................................................. 107

5.2.1 FUNCIONAMIENTO EN ALTA FRECUENCIA .................................................................... 107

5.2.2 ALTO GRADO DE CONFORT ............................................................................................ 107

5.2.3 FACTORES ECONÓMICOS ............................................................................................... 107

5.2.4 RESPETO DEL ENTORNO ................................................................................................ 108

5.3 COMPONENTES ................................................................................................................... 108

5.3.1 RECTIFICADOR (CONVERTIDOR CA/CD) ........................................................................ 109

5.3.2 FILTRO ............................................................................................................................... 109

5.3.3 UN INVERSOR (CONVERTIDOR CD/CA) .......................................................................... 109

5.4 OPERACIÓN O FUNCIONAMIENTO .................................................................................... 109

5.5 CLASIFICACIÓN DE LOS BALASTROS ELECTRONICOS .................................................. 111

5.5.1 BALASTOS ELECTRÓNICOS SEGÚN EL SISTEMA DE ENCENDIDO ............................. 111

5.5.1.1 Encendido instantáneo ..................................................................................................... 111

5.5.1.2 Encendido con precalentamiento de cátodos ................................................................... 111

5.5.1.3 Encendido rápido ............................................................................................................. 112

9

5.5.1.4 Encendido normal (con arrancador) ................................................................................. 112

5.5.1.5 Encendido rápido programado ......................................................................................... 112

5.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS .............................................................................................. 113

5.6.1 FACTOR DE POTENCIA .................................................................................................... 114

5.6.2 DISTORSIÓN ARMÓNICA TOTAL ..................................................................................... 114

5.6.2.1 Medidas correctivas ......................................................................................................... 115

5.6.2.1.1 Circuito llenador de valles “Valley Filled” ....................................................................... 116

5.6.2.1.2 Técnicas de inyección de señales “Dither Signal” ......................................................... 116

5.6.2.1.3 Técnica de cancelación de voltaje, “Charge Pump” ....................................................... 117

5.6.2.1.4 Técnica “Convertidor de Voltaje” (Boost Converter) ...................................................... 118

CONCLUSIÓN ............................................................................................................................. 120

BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................... 122

APENDICE .................................................................................................................................. 124

10

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. 1 Diagrama del espectro electromagnético ..................................................................... 16

Figura 1. 2 Temperaturas de color ................................................................................................. 19

Figura 1. 3 Componentes de una lámpara incandescente. ............................................................ 20

Figura 1. 4 Lámpara halógena. ...................................................................................................... 21

Figura 1. 5 Lámpara fluorescente. ................................................................................................. 24

Figura 1. 6 Partes de una lámpara fluorescente. ............................................................................ 25

Figura 1. 7 Lámpara de vapor de mercurio a alta presión. ............................................................. 28

Figura 1. 8 Lámpara de luz mixta. .................................................................................................. 28

Figura 1. 9 Lámparas de halogenuros o aditivos metálicos. ........................................................... 29

Figura 1. 10 Lámpara de sodio a baja presión. .............................................................................. 31

Figura 1. 11 Lámparas de vapor de sodio a alta presión. ............................................................... 32

Figura 1. 12 Lámpara fluorescente de alta potencia sin electrodos. ............................................... 33

Figura 1. 13 Lámpara de descarga de gas por inducción. .............................................................. 34

Figura 2. 1 Circuito electromagnético de arranque rápido. ............................................................. 36

Figura 2. 2 Circuito electromagnético de arranque por cebador. .................................................... 36

Figura 2. 3 Circuito electromagnético de arranque instantáneo. .................................................... 36

Figura 2. 4 Métodos para limitar la corriente en una lámpara de descarga. a) Inductivo, b)

Capacitivo, c) Resistivo y d) Tanque resonante. ......................................................................... 37

Figura 2. 5 Conexión a tierra. ......................................................................................................... 39

Figura 2. 6 Montaje mecánico del balastro. .................................................................................... 40

Figura 2. 7 Forma ideal de la onda de corriente en el tubo ............................................................ 41

Figura 2. 8 Forma real de la onda de corriente en el tubo. ............................................................. 41

Figura 2. 9 Distorsión armónica de corriente. ................................................................................. 42

Figura 2. 12 Cebador. .................................................................................................................... 47

Figura 2. 10 Balastro electromagnético. ......................................................................................... 46

Figura 2. 11 Componenetes de un cebador. .................................................................................. 47

Figura 2. 13 Balastro electrónico.................................................................................................... 48

Figura 3. 1 Balastro electromagnético. ........................................................................................... 53

Figura 3. 2 Componentes de un cebador. ...................................................................................... 53

Figura 3. 3 Cebador. ...................................................................................................................... 53

Figura 3. 4 Balastro de arranque rápido con precalentamiento de los electrodos. ......................... 54

Figura 3. 5 Conexión más sencilla de un balastro con un tubo fluorescente. ................................. 55

Figura 3. 6 Balastro para tubo fluorescente de precalentamiento para reducir el efecto

estroboscópico. .............................................................................................................................. 55

Figura 3. 7 Circuito de balastro encendido por cebador. ................................................................ 56

11

Figura 3. 8 Circuito de balastro de arranque instantáneo. .............................................................. 56

Figura 4. 1 Comportamiento del Flujo luminoso a distintas frecuencias de operación. ................... 59

Figura 4. 2 Depreciación del flujo luminoso de la lámpara en función del número horas de

funcionamiento. ............................................................................................................................. 60

Figura 4. 3 Diagrama de bloques de un balastro electrónico. ......................................................... 62

Figura 4. 4 Diagrama eléctrico de un balastro electrónico. ............................................................. 64

Figura 4. 5 Etapas de un inversor resonante. ................................................................................ 69

Figura 4. 6 Comparativo de las pérdidas generadas por la conmutación dura y suave. ................. 70

Figura 4. 7 (a) Configuración de un ACD. (b) Forma de onda aplicada al tanque resonante. ........ 72

Figura 4. 8 Circuito esquemático de un inversor Medio Puente. .................................................... 73

Figura 4. 9 Diagrama en tiempo: (a) Señales complementarias, (b) Señal de salida...................... 73

Figura 4. 10 Circuito esquemático de un inversor puente completo. .............................................. 74

Figura 4. 11 Diagrama en tiempo: Señales complementarias y señal de salida. ............................ 74

Figura 4. 12 Circuito inversor Push-Pull. ........................................................................................ 75

Figura 4. 13 Diagrama en tiempo: (a) Señales complementarias. (b) Señal de salida.................... 75

Figura 4. 14 Diagrama representativo de Inversor push pull alimentado en corriente. ................... 76

Figura 4. 15 Circuito esquemático de un inversor clase E. ............................................................. 77

Figura 4. 16 Señales típicas de voltaje y corriente. ........................................................................ 77

Figura 4. 17 Circuito esquemático de un tanque resonante LRC serie. .......................................... 79

Figura 4. 18 Circuito esquemático de un tanque resonante LRC paralelo. ..................................... 79

Figura 4. 19 Combinaciones más comunes e importantes de un tanque resonante entre la señal a

filtrar y la carga. (a) tanque resonante LCC paralelo, (b) tanque resonante LC paralelo y (c) tanque

resonante LCC serie. ..................................................................................................................... 80

Figura 4. 20 Posibles combinaciones que pueden tomar los elementos del tanque resonante entre

la señal a filtrar y la carga. ............................................................................................................. 82

Figura 4. 21 (a) Tanque resonante LCCP, (b) circuito serie equivalente y (c) circuito equivalente

durante el preencendido. ............................................................................................................... 83

Figura 4. 22 (a) Tanque resonante LCP y (b) circuito serie equivalente y (c) circuito equivalente


Figura 4. 23 (a) Tanque resonante LCCS, (b) circuito serie equivalente y (c) circuito equivalente


Figura 4. 24 Representación grafica del triangulo de potencias. .................................................... 87

Figura 4. 25 Potencia reactiva. ...................................................................................................... 88

Figura 4. 26 Formas de onda de un puente rectificador. ................................................................ 88

Figura 4. 27 Onda resultante de la suma de la 3ª armónica con la fundamental. ........................... 90

Figura 4. 28 Transformador zig zag. .............................................................................................. 94

12

Figura 4. 29 Filtros pasivos. ........................................................................................................... 95

Figura 4. 30 Implementación de un convertidor CD/CD. ................................................................ 96

Figura 4. 31 Balastro electrónico con conformador de corriente (circuito equivalente). .................. 97

Figura 4. 32 Interferencias en ambientes cerrados generadas por los balastros de los sistemas de

iluminación. .................................................................................................................................... 99

Figura 4. 33 Interferencias electromagnéticas (EMI) generadas por el sistema de iluminación

pública. ........................................................................................................................................ 100

Figura 4. 34 Interferencia de energía luminosa de las lámparas fluorescentes. ........................... 102

Figura 5. 1 Balasto electrónico de una lámpara compacta fluorescente o CFL. ........................... 105

Figura 5. 2 Topología básica de un balastro electrónico para LFC. .............................................. 105

Figura 5. 3 Circuito interno de una LFC (balastro electrónico). .................................................... 105

Figura 5. 4 Balastro electrónico en una LFC. ............................................................................... 105

Figura 5. 5 Comparación entre rectificadores y Corrección del factor de potencia, técnica “Valley

Filled”. .......................................................................................................................................... 105

Figura 5. 6 Corrección del factor de potencia por inyección de señales “Dither Signal”. .............. 105

Figura 5. 7 Circuito de retroalimentación equivalente “Charce Pump”. ......................................... 105

Figura 5. 8 Corrección del factor de potencia usando técnicas de retroalimentación inductiva o

capacitiva. .................................................................................................................................... 105

Figura 5. 9 Corrección del factor de potencia usando técnicas de retroalimentación inductiva o

capacitiva. .................................................................................................................................... 105

13

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. 1 Ejemplos de fuentes luminosas que existen en la actualidad.[1] ................................... 17

Tabla 1. 2 Características y aplicaciones generales de las lámparas incandescentes. .................. 21

Tabla 1. 3 Características y aplicaciones generales de las lámparas de descarga. ....................... 23

Tabla 2. 1 Limites de armónicos de corriente impuestos por la norma EN 6100-3-2. ..................... 44

Tabla 2. 2 Tensión de alimentación de balastros. .......................................................................... 44

Tabla 2. 3 Frecuencia de Operación de balastros. ......................................................................... 44

Tabla 2. 4 Intensidad sonora de balastros. .................................................................................... 45

Tabla 2. 5 Comparación entre los balastros electromagnéticos y electrónicos. .............................. 50

Tabla 4. 1 Comparación de costos de instalación de balastros electromagnéticos y eléctricos. ..... 61

Tabla 4. 2 Ventajas y desventajas de los tanques resonantes LCCP, LCP e LCCS. ..................... 86

Tabla 4. 3 Norma clase C para los valores de inyección de armónicos. ........................................ 92

Tabla 4. 4Interferencias (EMI) en los sistemas de iluminación con lámparas fluorescentes. ........ 100

Tabla 4. 5 Límites de interferencias radiadas de la norma CISPR 11. Intervalo de frecuencias 9 kHz

– 30 MHz. .................................................................................................................................... 103

Tabla 4. 6 Límites de interferencias radiadas de la norma CISPR 15. Intervalo de frecuencias 30

MHz – 300 MHz. .......................................................................................................................... 103

Tabla 4. 7 Límites de interferencias radiadas de la parte 18c de la FFC. Intervalo de frecuencias 30

MHz – 1 GHz. .............................................................................................................................. 103

Tabla 4. 8 Límites de las normas CISPR 15 y FCC de interferencias conducidas en las terminales

principales de alimentación. ......................................................................................................... 104

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INTRODUCCIÓN

Los sistemas de iluminación son de vital importancia en nuestra sociedad. En la actualidad, se estima que el 25% de la energía consumida en el mundo está destinada a los sistemas de iluminación. En nuestro país, las reservas energéticas se han degradado considerablemente en los últimos años, razón por la cual ha aumentado la preocupación por el ahorro de energía. De ahí surge la necesidad en este campo de equipos más eficientes, que permitan un ahorro tanto en el consumo de energía eléctrica, como en el costo, además de una disminución en el tamaño de ellos.

Las fuentes más comunes de luz se dividen en dos tipos: lámparas incandescentes (termorradiación) y lámparas fluorescentes (electroluminiscencia). Las lámparas incandescentes tienen un principio de funcionamiento sencillo pero presentan un gran inconveniente: tienen una baja eficiencia debido a que el 90% de su energía consumida la desperdician en calor, lo que trae como consecuencia un gran consumo de energía.

Las lámparas de descarga han venido a sustituir a las lámparas incandescentes, sobre todo por su larga vida útil y su alta eficacia. Actualmente ocupan un 70% del total de la iluminación a nivel mundial. Este tipo de lámparas requiere un elemento limitador de la corriente que circula a través de ella durante su estado estable y de un alto voltaje durante el encendido ya que no pueden ser conectadas directamente a la línea de potencia porque el voltaje aplicado es insuficiente para encenderla. Para ello se ha utilizado un elemento auxiliar llamado balastro.

En general, los sistemas de iluminación con lámparas de descarga o fluorescentes requieren de un balastro para su correcto funcionamiento. Inicialmente se utilizaron balastros electromagnéticos ya que son muy simples, económicos y soportan un amplio rango de temperatura. Sin embargo, son pesados y voluminosos, trabajan a bajas frecuencias de 50 o 60 Hertz, a esta frecuencia producen un efecto estroboscópico en la luz (flickering), los ruidos audibles (zumbidos) y no pueden controlar la intensidad luminosa. Para contrarrestar estas deficiencias aparecieron los balastros electrónicos. Los avances logrados con estos dispositivos a la fecha demuestran que los balastros electrónicos tienen enormes ventajas con respecto a los electromagnéticos convencionales, además de que proporcionan frecuencias mucho mayores a las lámparas (varios miles de Hertz).

Cabe resaltar que cuando se trabaja una lámpara fluorescente a una frecuencia mucho mayor que la de línea (varios miles de Hertz), ésta presenta un comportamiento muy diferente con respecto a la línea de 60 Hz, lo cual se ve reflejado en las siguientes características: Se incrementa la eficacia luminosa de la lámpara entre un 10 y un 20%, se eliminan los parpadeos, el efecto estroboscopio y los ruidos audibles (zumbidos). Además presentan otras cualidades como menor volumen, peso y tamaño.

Los balastros electrónicos comerciales basan su principio de funcionamiento en un inversor, cuya estructura puede ser por medio de puente, Push-Pull o de puente completo. La frecuencia de estos balastros no puede ser mayor de 50 KHz, ya que hay demasiadas pérdidas en los interruptores.

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Las tendencias en investigación en cuanto a balastros electrónicos se refiere se enfocan en buscar estructuras sencillas y trabajar a altas frecuencias de conmutación, con la finalidad de aumentar la eficiencia y la densidad de potencia.

Los alcances principales del presente trabajo se resumen en dar una explicación detallada de la: definición, las características, los componentes, el funcionamiento y la clasificación de los balastros para lámparas de descarga, así como el tipo de conexión interna de los componentes de dicho balastro y la conexión con la línea de alimentación y la lámpara de descarga. Todo esto con el objetivo de mostrar un panorama general de las ventajas y desventajas de sustituir estos dispositivos en conjunto con las lámparas de descarga por las lámparas incandescentes que convencionalmente utilizamos en nuestros hogares.

Para desarrollar y obtener el alcance del trabajo propuesto, se ha divido en 5 capítulos, que se resumen de la siguiente manera:

En el capítulo uno se presenta una descripción de las diferentes fuentes luminosas que existen, así como su clasificación y características, además del funcionamiento de las lámparas de incandescencia y las de descarga.

En el capítulo dos se presenta una descripción de las características generales, el funcionamiento y los parámetros de los balastros en general, así como la clasificación de los balastros para lámparas de descarga.

En el capítulo tres se presentan las características y objetivos de los balastros para lámparas de descarga, en especial de los balastros electromagnéticos. En este capítulo se describen los componentes que integran un balastro electromagnético, la operación o funcionamiento y la clasificación de dichos balastros, así como de algunos problemas que se presentan en ellos.

En el capítulo cuatro se presentan las características y objetivos de los balastros para lámparas de descarga, en especial de los balastros electrónicos. En este capítulo se describen los componentes que integran un balastro electrónico, el funcionamiento y la clasificación de dichos balastros, así como de algunas ventajas y desventajas que se presentan debido a su uso.

En el capitulo cinco se presentan las características de los balastros para lámparas fluorescentes compactas. Se describen los componentes que integran este tipo balastro, el funcionamiento y la clasificación de dichos balastros, así como de algunas ventajas y desventajas que se presentan con estos.

Por último se anexa una base de datos con las características técnicas y comerciales de algunos balastros tanto electromagnéticos como electrónicos para lámparas de descarga con el propósito de que se tenga la información necesaria para poder hacer una comparación entre estos y en base en sus características elegir el que nos convenga utilizar en nuestro sistema de iluminación.

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CAPÍTULO 1

CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE LA LUZ

1.1 NATURALEZA DE LA LUZ

La luz es un fenómeno físico que se manifiesta en forma de energía luminosa y se propaga en forma de ondas electromagnéticas. En la Figura 1.1 se muestran las características de las ondas electromagnéticas en función de las longitudes de onda, debido a esto, las ondas se encuentran en bandas distintas y se identifican con diferentes nombres. En la región visible se encuentra la forma de radiación sensible al ojo humano, esta región aproximadamente abarca entre los 380 nm y 770 nm. [1] Esencialmente, cualquier generación de luz proviene de la emisión de radiación electromagnética en el espectro visible por los electrones de la capa exterior de los átomos o las moléculas cuando pasan de un nivel de energía superior a un nivel de energía inferior. Según la relación de Planck, la frecuencia o longitud de onda de la radiación emitida depende de la diferencia entre estas dos energías. [2] 1.2 CLASIFICACIÓN DE LAS FUENTES LUMINOSAS Las fuentes luminosas se clasifican de acuerdo al tipo de luz que generan y pueden ser naturales y artificiales.

Las fuentes luminosas naturales son aquellas que producen radiación visible por causas naturales, por ejemplo la radiación proveniente del sol, las estrellas y otros, como algunos animales.

Las fuentes luminosas artificiales son creadas por la manipulación del hombre. [1]

Figura 1.1 Diagrama del espectro electromagnético

Figura 1. 1

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En la Tabla 1.1 se muestran algunos ejemplos de fuentes luminosas que existen en la actualidad. [1]

Emisión térmica Emisión luminiscente (eléctricas)

Emisión luminiscente (no eléctricas)

Fuentes luminosas naturales

Sol

Rayos

Luciérnaga

Fuentes luminosas artificiales

Lámpara Lámpara Incandescente Halógena

Lámparas fluorescentes

Elementos Radiactivos Artificiales

Lámpara de luz mixta

Lámparas fluorescentes

Tabla 1. 1 Ejemplos de fuentes luminosas que existen en la actualidad.[1]

1.2.1 CLASIFICACIÓN DE FUENTES LUMINOSAS DE ACUERDO A LA TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA. Las fuentes luminosas también se pueden clasificar según el tipo de transformación de energía que utilizan, y en general, se distinguen dos tipos característicos: la termorradiación y la luminiscencia. Lo que varía de unas fuentes de luz a otras es la forma en que se consigue la excitación y la distribución espectral de la radiación luminosa generada. [2] 1.2.1.1 Termorradiación Se define como termorradiación a la emisión de energía radiante que depende de la temperatura del material. A la parte de esta radiación emitida que se encuentra dentro del espectro visible se le llama incandescencia. De esta manera la incandescencia es la producción de luz por la elevación de la temperatura de un cuerpo. [2]

18

Las interacciones entre los átomos del cuerpo se intensifican a medida que aumenta la temperatura del cuerpo, puesto que la excitación de los átomos es general, se radia energía desde el nivel de excitación más alto hasta el más bajo consiguiéndose un espectro de emisión continuo, es decir, que emite en todas las longitudes de onda hasta nivel de color correspondiente a su temperatura. [3] El rendimiento visual, para una curva de emisión determinada, vendrá dado por la relación entre la energía radiada en el espectro visible y la energía radiada total, teniendo en cuenta la sensibilidad espectral del ojo humano. El valor máximo de este rendimiento visual se establece alrededor de los 4300 ºK, cifra bastante superior al punto de fusión de los materiales utilizados en la producción de luz por incandescencia. Por lo tanto, con los materiales utilizados usualmente en la producción de luz por termorradiación se tienen rendimientos visuales muy bajos. [3] 1.2.1.2 Luminiscencia Es la emisión de radiación luminosa por átomos, moléculas o iones excitados por los choques de electrones, es decir, por procedimientos no térmicos. La luminiscencia es una radiación luminosa que tiene su origen en un agente exterior que excita a los átomos, éstos al regresar a su nivel energético habitual producen una emisión de luz de ciertas longitudes de ondas. En este caso, el número de niveles de energía posibles es muy reducido y la luz se emite en un número limitado de longitudes de onda, lo que origina un espectro discontinuo. [2] Las radiaciones luminiscentes dependen, esencialmente, de la estructura atómica de los materiales y consiste en una radiación electromagnética visible, cuya intensidad en determinadas longitudes de onda (características de cada material) es mucho mayor que la de la radiación térmica del mismo cuerpo a la misma temperatura. Es decir, produce luz sólo en determinadas longitudes de onda. [3] Dependiendo del agente excitador la luminiscencia se puede clasificar en: 1. Electroluminiscencia: Producida por la acción de un campo eléctrico en el seno de un

gas o un material sólido. Cuando la descarga es a través de un gas, se aplica un potencial eléctrico que ioniza el gas y permite el paso de corriente eléctrica a través del gas. Los electrones que forman el chorro de corriente, o “arco de descarga”, se aceleran a enormes velocidades; al entrar en colisión con los átomos del gas o vapor, alteran momentáneamente la estructura atómica de estos, produciéndose la luz por la energía desprendida cuando los átomos alterados vuelven a su estado normal, este es el caso que se observa en las lámparas de descarga. La electroluminiscencia a través de un material sólido se puede observar en un diodo emisor de luz (LED) y el principio de funcionamiento es diferente pues no se basa en una descarga eléctrica. [3]

2. Fotoluminiscencia: Producida por la acción de otras radiaciones de distinta longitud de

onda. A su vez puede ser: [3]

Fluorescencia: Conversión de radiación ultravioleta en visible (como es el caso en las lámparas fluorescentes). Es una fotoluminiscencia simultánea, puesto que el tiempo transcurrido entre la excitación y la emisión es inferior a 10 ns, por lo que

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se puede considerar que la emisión tiene lugar sólo durante la excitación. La radiación que produce la excitación es luz ultravioleta, mientras que la radiación resultante es radiación visible, cuyo color depende del compuesto fluorescente (fósforo). [2]

Fosforescencia: Fotoluminiscencia retardada, en la que existe emisión de luz durante cierto tiempo después que ha cesado la excitación (Cómo la que se observa en las luciérnagas). [3]

Láseres (gases y sólidos): emisión monocromática. [3]

3. Otras luminiscencias: producidas por causas diversas y, normalmente, sin aplicación

práctica como fuentes de producción de luz. Entre otras se pueden citar la bioluminiscencia (Quimioluminiscencia en seres vivos como la luciérnaga), triboluminiscencia (fricción de algunos materiales) y la radioluminiscencia (proveniente de materiales radiactivos). [3]

Las principales fuentes de luz comerciales que utilizan la luminiscencia se basan en la electroluminiscencia. Bajo este principio trabajan las lámparas de descarga. [3] 1.3 PROPIEDADES CROMÁTICAS DE LAS FUENTES LUMINOSAS En general se utilizan dos sistemas para medir las propiedades cromáticas de una fuente luminosa artificial que son: la temperatura de color y el índice de rendimiento de color (IRC). [1] 1.3.1 TEMPERATURA DE COLOR El color de una lámpara artificial se mide por su apariencia cromática, y está basada en el siguiente principio: que todos los cuerpos al aumentar su temperatura emiten luz, mientras más alta es la temperatura, más azul o fría es la luz; mientras más baja es la temperatura, más cálida y rojiza es la luz. La escala es una comparación de la temperatura que se tendría al calentar un cuerpo negro para emitir ese color, en la Figura 1.2 se tienen los diferentes tipos de tonalidades de las lámparas artificiales. [1]

Figura 1.2 Temperaturas de color.

Figura 1. 2

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1.3.2 ÍNDICE DE RENDIMIENTO DE COLOR (IRC) El índice de rendimiento de color (IRC) mide la capacidad de la luz para reproducir los colores, de las personas u objetos para que parezcan más naturales. Está basada en una escala de (0-100), entre mayor sea el IRC mejor será la calidad de luz para reproducir los colores. [1] 1.4 CLASIFICACIÓN DE LAS LÁMPARAS ELÉCTRICAS Actualmente existen dos grandes ramas de fuentes de luz artificial: las lámparas por incandescencia y las lámparas de descarga. A continuación se describen estos sistemas de iluminación y el tipo de fenómeno que emplean para producir luz a partir de la energía eléctrica. [2] 1.4.1 LÁMPARAS INCANDESCENTES Las lámparas incandescentes basan su funcionamiento en la termorradiación y su principio básico consiste en calentar un filamento hasta que empiece a emitir luz visible. Para evitar la combustión del filamento, éste se coloca en una ampolla de vidrio con un vacío en su interior. [3] Los dos elementos empleados para la fabricación de lámparas incandescentes son el carbono y el tungsteno, ya que dejan de ser sólidos a 3825 °K y 3653 °K respectivamente. Sin embargo, en la práctica solo se emplean a una temperatura mucho menor (2100 °K y 2800 °K respectivamente) debido a la velocidad de evaporación. [2] En la Figura 1.3 se muestra una lámpara incandescente con la descripción de sus componentes. Debido a su principio de funcionamiento estas lámparas son muy ineficientes pues la energía es irradiada en la mayor parte del espectro electromagnético y la radiación correspondiente al espectro visible es mínima. [3] Por otro lado, las lámparas incandescentes tienen un excelente IRC, ya que irradian en todo el espectro visible. Además, pueden conectarse directamente a la red eléctrica y calentar el filamento por efecto Joule. Esta última característica aunada a la sencillez de su estructura, hacen de ellas una fuente de luz muy económica. [3]

Figura 1.3 Componentes de una lámpara incandescente. Figura 1. 3

21

Fig. 1.4 Lámpara halógena.

Figura 1. 4

1.4.1.1 Clasificación

a. Convencionales: Vida media de 1,000 y 2,000 hrs. Las lámparas estándar y reflectoras respectivamente. Se utilizan para interiores. Funcionan a cualquier tensión inferior a su tensión nominal, no necesitan equipos auxiliares, el encendido es instantáneo, tienen buen IRC, tienen gran disipación de potencia en calor y son económicas. [4] b. Halógenas: Vida media de 2,000 hrs. y 3,000 en baja tensión. Son similares a las convencionales, las tensiones bajas disminuyen la vida de la lámpara, tienen aportación de calor considerable, tienen mayor eficacia luminosa y tienen mayor potencia que las convencionales. Se utilizan para altos niveles de iluminación y por la aportación considerable de calor se toma en cuenta para interiores. [4] c. Especiales: Pueden ser convencionales o halógenas. Se utiliza en quirófanos, cines, teatros y algunas aplicaciones industriales. [4] En la siguiente tabla se muestran las características y aplicaciones generales de las lámparas incandescentes.

Lámparas incandescentes

Características de duración Aplicaciones

Convencionales

Vida media de 1,000 y 2,000 hrs. Las lámparas estándar y reflectoras respectivamente.

Interiores

Halógenas

Vida media de 2,000 hrs. y 3,000 en baja tensión.

Para altos niveles de iluminación

Por la aportación considerable de calor se toma en cuenta para interiores.

Especiales

Pueden ser convencionales o halógenas.

Quirófanos

Cines

Teatros

Aplicaciones industriales Tabla 1.2. Características y aplicaciones generales de las lámparas incandescentes. [4]

Tabla 1. 2 Características y aplicaciones generales de las lámparas incandescentes.

1.4.2 LÁMPARAS DE DESCARGA Las lámparas de descarga producen la luz aplicando una descarga eléctrica dentro de un gas, por lo que basan su funcionamiento en la electroluminiscencia; en el caso de las lámparas fluorescentes también en la fluorescencia. [3] En las lámparas de descarga se tiene lugar un proceso muy importante: la descarga en gas. En este proceso se transforma la energía eléctrica de la lámpara en radiación electromagnética; las características de las longitudes de onda dependen del tipo del gas en función y se busca que las longitudes de onda se ubiquen dentro del espectro visible

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del ojo humano (380-780 nm). Sin embargo, dentro de este grupo existen lámparas que convierte la radiación ultravioleta (de longitud de onda 253.7 nm) en luz visible por medio de materiales fluorescentes. [2] El grupo de fuentes luminosas de descarga en gas es muy amplio, comprende lámparas fluorescentes tubulares, lámparas de vapor de mercurio o de sodio, así como las usadas en anuncios luminosos. El principio de funcionamiento, el tipo de luz que emiten, así como el campo de aplicación, varía notablemente según el tipo de lámpara, lo único que tienen en común es el paso de la corriente eléctrica a través de un gas. [2] Las lámparas de descarga se pueden clasificar según el gas utilizado (vapor de mercurio o sodio) o la presión a la que éste se encuentre (alta o baja presión). Las propiedades varían mucho de unas a otras y esto las hace adecuadas para determinados usos. Con base en esto se puede hacer la siguiente clasificación: [2] 1. Lámparas de vapor de mercurio en baja presión. Son las lámparas fluorescentes convencionales y se pueden dividir en lámparas de arranque instantáneo (un electrodo en los extremos) o de arranque rápido (dos electrodos en los extremos). Se distinguen por tener una cubierta de polvos fluorescentes en el interior del tubo. Estos tubos fluorescentes convierten la radiación ultravioleta producida por la descarga en el mercurio en luz visible. [3] a. Tubos fluorescentes. b. Fluorescentes compactas. c. Fluorescentes especiales. 2. Lámparas de vapor de mercurio de alta presión. Este tipo de lámparas pueden dividirse en dos tipos: las lámparas de vapor de mercurio con cubierta fluorescente en la pared interior del tubo y las lámparas conocidas como de halogenuros metálicos. Las primeras son muy similares a las lámparas fluorescentes convencionales pero con menores dimensiones. Las lámparas de halogenuros metálicos se distinguen porque no tienen una cubierta de polvo fluorescente en las paredes internas de la ampolla que la contiene. En este caso a las lámparas se les agrega unos compuestos conocidos como “halogenuros o aditivos metálicos” dentro del gas de llenado para mejorar el IRC. La transición de luz ultravioleta en luz visible que producen los polvos fluorescentes en las lámparas de mercurio, disminuye su eficiencia luminosa. Las lámparas de halogenuros metálicos, al no necesitar polvos fluorescentes para producir luz visible, presentan una mayor eficiencia luminosa. [3] 3. Lámparas de vapor de sodio de baja presión. Las lámparas de vapor de sodio en general no necesitan de una cubierta de polvo fluorescente en las paredes interiores del bulbo de vidrio. La descarga en sodio produce una radiación electromagnética concentrada con una longitud de onda de aproximadamente 588 nm, esta longitud de onda corresponde a un color amarillo oscuro. Puesto que la descarga en sodio produce directamente luz visible resultan innecesarios los polvos fluorescentes y, al igual que las lámparas de halogenuros metálicos, presentan una mayor eficiencia luminosa. [3]

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4. Lámparas de vapor de sodio en alta presión. Son similares a las de baja presión pero pueden manejar mayor potencia debido al efecto de la presión en el gas de llenado. [3] A las lámparas de alta presión se les denomina también lámparas de alta intensidad de descarga. Esto debido al incremento en la presión del gas de llenado, el cual causa un incremento en la emisión luminosa de la lámpara y la disminución de las dimensiones de la misma. [3] La vida de las lámparas incandescentes depende de la vida de su filamento y, de manera similar, los electrodos determinan la vida de las lámparas de descarga. Por lo que la vida de la lámpara depende de la duración de su o sus electrodos. [4] Comparando la Tabla 1.2 y la Tabla 1.3 se presentan algunas de las características en cuanto a su duración, en las que se puede ver que las lámparas fluorescentes aventajan a las incandescentes. Por esta razón las lámparas fluorescentes han tenido en los últimos años una mayor aplicación. [4]

Lámparas de Descarga de:

Características de Duración

Aplicaciones

Vapor de Mercurio en Baja Presión (fluorescentes)

La vida de la lámpara depende de la calidad de los electrodos.

Su vida útil termina cuando la sustancia emisiva de los cátodos desaparece.

Vida media de 10,000 hrs.

Interiores.

Medicina.

Arqueología.

Industria.

Efectos decorativos.

Bronceado artificial.

Trampas para mosquitos, etc.

Vapor de Mercurio en Alta Presión

Vida media de 24,000 hrs. Donde se requiere una gran cantidad de luz.

Vapor de Sodio en Baja Presión

Vida media de 15,000 hrs. Aplicaciones especiales

Vapor de Sodio en Alta Presión (Lámparas de alta intensidad de descarga)

Su vida se limita por la elevación de la tensión de arco de la lámpara.

Vida media entre 20,000 y 24,000 hrs.

Iluminación comercial

Alumbrado público

Tabla 1.3. Características y aplicaciones generales de las lámparas de descarga. [4]

Tabla 1. 3 Características y aplicaciones generales de las lámparas de descarga.

Otra de las ventajas que ofrece este tipo de lámpara es que no se tiene la disipación de calor tan grande como en la incandescente. La principal desventaja es que se requiere de un elemento auxiliar para su funcionamiento, el “balastro”. Los motivos para trabajar con lámparas de descarga se justifican por las ventajas descritas con anterioridad. [4] 1.4.2.1 Lámparas de descarga en vapor de mercurio a baja presión En esta parte vamos a ver las lámparas de descarga en cuyo tubo de descarga se introduce vapor de mercurio. Se incluyen las lámparas fluorescentes, las lámparas

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fluorescentes compactas, las lámparas de mercurio a alta presión, las lámparas mixtas y las lámparas de halogenuros o aditivos metálicos. [5] 1.4.2.1.1 Lámparas fluorescentes Las lámparas fluorescentes forman parte de la familia de lámparas de descarga en gas y a diferencia de las incandescentes, para su operación requieren de un balastro para evitar que la corriente se dispare y la lámpara se destruya. [7] Básicamente la lámpara fluorescente consta de un tubo cerrado de vidrio, dos cátodos -uno en cada extremo-, un gas noble ó mezcla de ellos, dos bases, un recubrimiento interior de halofosfatos ó tierras raras y una pequeña cantidad de mercurio. [7] Cuando uno de los cátodos se calienta empieza a emitir electrones a lo largo del tubo en dirección del otro cátodo estableciendo entonces un flujo de corriente. Esta corriente incrementa la temperatura interior y a volumen constante aumenta la presión. En estas condiciones las gotitas de mercurio empiezan a “sudar” y luego a vaporizar. Cuando este ambiente gaseoso de vapor de mercurio se ve bombardeado por los electrones emitidos por los cátodos, se ioniza, y al desprenderse del exceso de energía emite un fotón de radiación ultravioleta. La radiación ultravioleta es invisible pero al pasar por la capa de recubrimiento interior “fluorece”, es decir, cambia su longitud de onda volviéndose luz -radiación visible- de donde toma el nombre de fluorescente. Todo este proceso se observa en la Figura 1.5 [7] La cantidad de radiación producida por los rayos ultravioletas depende principalmente de: [6]

La presión de vapor de mercurio.

El gas auxiliar.

La densidad de corriente.

Las dimensiones del tubo de descarga.

Figura 1.5. Lámpara fluorescente.

Figura 1. 5

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Las partes principales de una lámpara fluorescente se muestran en la Figura 1.6 1.4.2.1.1.1 Proceso de encendido Una de las características de las lámparas fluorescentes consiste en la necesidad de encender y estabilizar la descarga. Al encender una lámpara se cambia de un estado de alta impedancia a un estado de conducción o baja impedancia. La primera fase de encendido consiste en romper el dieléctrico de la lámpara, lo cual se puede conseguir de dos maneras. [2] 1) Aplicando un voltaje de encendido de una amplitud muy grande de varios miles de Volts durante un tiempo determinado. Esto provoca la ionización del gas de manera instantánea. [2] 2) Calentando los filamentos de los cátodos debido al paso de una corriente eléctrica a través de ellos, se logra que se eleve la temperatura del interior del tubo permitiendo el establecimiento de una elevada emisión termoiónica. Este proceso vaporiza el mercurio contenido en el interior de la lámpara aumentando así la presión interna y produciéndose la emisión de electrones. El gas se ioniza por el diferencial eléctrico existente. De esta manera se provoca la ruptura del dieléctrico con voltaje considerablemente más bajo. [2] Una vez realizado el proceso de ionización en la lámpara por cualquiera de los dos métodos, la lámpara pasa de un estado de alta impedancia a un estado de baja impedancia, ya que se ha roto el dieléctrico del gas de relleno. Durante este proceso la descarga pasa a través de una serie de etapas, las más importantes son: [2] • Ruptura de corriente. • Descarga auto-mantenida. • Ruptura de voltaje. • Descarga luminiscente. • Transición luminiscencia a arco y descarga de arco.

Figura 1.6. Partes de una lámpara fluorescente.

Figura 1. 6

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La transmisión luminiscente a arco puede ocurrir inmediatamente después de la ruptura de voltaje. Esto dependerá de la energía suministrada por el circuito eléctrico a la lámpara, especialmente a los electrodos. [2] Una vez realizado el proceso de encendido de la lámpara en todas sus etapas (ruptura de corriente, descarga auto-sostenida y transición luminiscencia a arco), la lámpara se encuentra finalmente en el modo de descarga a baja presión y se le debe de suministrar un voltaje y una corriente constante. [2] De esta manera se continúa con el proceso de ionización y a su vez el choque entre los electrones genera luz ultravioleta, la cual a través del recubrimiento interno de la lámpara (fósforo) produce luz visible. [2] Con el advenimiento de las lámparas fluorescentes se desarrollaron numerosos sistemas de encendido que contemplaban las condiciones de uso de cada lámpara. [6]

En primer lugar, el encendido por “precalentamiento” que requiere una llave, ya sea manual o automática, que conecte y desconecte el sistema de encendido. El encendido por precalentamiento es ampliamente utilizado en las lámparas fluorescentes compactas. [6]

El segundo termino el sistema de “encendido instantáneo”, que requiere de una elevada tensión de circuito abierto proporcionada por el balastro. Para funcionar en circuito de balastros electromagnéticos, se requieren lámparas de encendido instantáneo especialmente construidas. Se han desarrollado balastros electrónicos que tienen la capacidad de proporcionar encendido instantáneo a una gran variedad de tipos de lámparas fluorescentes. [6]

Finalmente, el más usado de los sistemas de encendido es el denominado de “encendido rápido”, que funciona sobre la base del calentamiento permanente de electrodos, por lo que no requiere de elevadas tensiones ni llaves de encendido. [6]

1.4.2.2 Lámparas de vapor de mercurio a alta presión Desde su introducción, la lámpara de vapor de mercurio a alta presión ha sido desarrollada a tal punto que la tecnología de iluminación es apenas imaginable sin ella. [5] En estas lámparas la descarga se produce en un tubo de descarga de cuarzo que contiene una pequeña cantidad de mercurio y un relleno de gas inerte, generalmente argón, para ayudar al encendido. Una parte de la radiación de la descarga ocurre en la región visible del espectro como luz, pero una parte se emite también en la ultravioleta. Cubriendo la superficie interna de la ampolla exterior, en la cual se encuentra el tubo de descarga, con un polvo fluorescente que convierte esta radiación ultravioleta en radiación visible, la lámpara ofrecerá mayor iluminación que una versión similar sin dicha capa. [5] 1.4.2.2.1 Principios de funcionamiento Cuando se examina el funcionamiento de la lámpara de mercurio de alta presión, se deben considerar tres fases bien diferenciadas: ignición, encendido y estabilización. [5]

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Ignición La ignición se logra por medio de un electrodo auxiliar o de arranque, ubicado muy cerca del electrodo principal y conectado al otro a través de una resistencia de alto valor (25 kΩ). Cuando se enciende la lámpara, un gradiente de alto voltaje ocurre entre los electrodos principales y de arranque, e ioniza el gas de relleno de esta zona en forma de descarga luminiscente, siendo la corriente limitada por una resistencia. La descarga luminiscente luego se expande por todo el tubo de descarga bajo la influencia del campo eléctrico entre los dos electrodos principales. [5] Cuando la descarga luminiscente alcanza el electrodo más distante, la corriente aumenta en forma considerable. Como resultado, los electrodos principales son caldeados hasta que la emisión aumenta lo suficiente como para permitir que la descarga luminiscente cambie completamente a una descarga de arco, sin que el electrodo auxiliar desempeñe otra función en el proceso a causa de la alta resistencia conectada en serie con él. [5] En esta etapa, la lámpara funciona como una descarga de baja presión (semejante a la de una lámpara fluorescente). La descarga llena el tubo y posee una apariencia azulada. [5] Encendido Habiendo sido ejecutada la ionización del gas inerte, la lámpara aún no quema en la forma deseada y no ofrece su máxima producción de luz, hasta que el mercurio presente en el tubo de descarga esté completamente vaporizado. Esto no ocurre hasta que haya transcurrido un tiempo determinado, denominado tiempo de encendido. [5] Como resultado de la descarga de arco en el gas inerte se genera el caldeado resultando un rápido aumento de temperatura dentro del tubo de descarga. Esto causa la vaporización gradual del mercurio, aumentando la presión del vapor y concentrando la descarga hacia una banda angosta a lo largo del eje del tubo. Con un mayor aumento en la presión, la energía radiada se concentra en forma progresiva en las líneas espectrales de longitudes de onda mayores y se introduce una pequeña porción de radiación continua, de manera tal que la luz se torna más blanca. Con el tiempo, el arco logra un punto de estabilización y se dice que la lámpara alcanza el punto de equilibrio termodinámico total. Todo el mercurio entonces se evapora, y la descarga ocurre en vapor de mercurio no saturado. [5] El tiempo de encendido, que se define como el tiempo necesario de la lámpara desde el momento de ignición para alcanzar un 80% de su producción máxima de luz, es de aproximadamente cuatro minutos. [5] Estabilización La lámpara de mercurio de alta presión, como la gran mayoría de las lámparas de descarga, posee una característica de resistencia negativa y, por lo tanto, no puede operar por su cuenta en un circuito sin un balastro adecuado para estabilizar el flujo de la corriente a través de ella. [5] 1.4.2.2.2 Partes principales En la Figura 1.7 se pueden observar las partes principales de una lámpara de vapor de

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mercurio a alta presión. [5]

Figura 1.7. Lámpara de vapor de mercurio a alta presión.

Figura 1. 7

1.4.2.3 Lámparas de luz mixta Las lámparas de luz mezcla son una combinación de la lámpara de vapor de mercurio a alta presión y de la lámpara incandescente, como resultado de uno de los intentos para corregir la luz azulada de las lámparas de vapor de mercurio, lo cual se consigue por la inclusión dentro de la misma ampolla de un tubo de descarga de vapor de mercurio y un filamento incandescente de wolframio. [5] La luz de la descarga de mercurio y la del filamento caldeado se combinan, o se mezclan, para lograr una lámpara con características operativas totalmente diferentes a aquellas que poseen tanto una lámpara de mercurio puro como una lámpara incandescente. [5] 1.4.2.3.1 Partes principales A excepción del filamento y del gas utilizado en la ampolla externa, las partes de una lámpara de luz mixta son las mismas que las ya descritas en las lámparas de vapor de mercurio a alta presión como se observa en la Figura 1.8. [5]

Figura 1.8. Lámpara de luz mixta.

Figura 1. 8

29

Las lámparas de luz mixta tienen la ventaja de que pueden conectarse directamente a la red (no precisan de balastro y arrancador para su funcionamiento). Tardan unos dos minutos en el encendido y no se puede efectuar el re-encendido hasta que no se enfría. [5] 1.4.2.4 Lámparas de halogenuros o aditivos metálicos Son lámparas de vapor de vapor de mercurio a alta presión que además contienen halogenuros de tierras raras como el Dysprosio (Dy), Holmio (Ho) y el Tulio (Tm). Estos haluros son en parte vaporizados cuando la lámpara alcanza su temperatura normal operativa. El vapor de haluros se disocia después, dentro de la zona central caliente del arco, en halógeno y en metal consiguiendo así aumentar considerablemente la eficacia luminosa y aproximar el color al de la luz diurna solar. Se utilizan diversas combinaciones de halogenuros (sodio, yodo, ozono) a los que se añade escandio, talio, indio, litio, etc. [5] 1.4.2.4.1 Partes principales Las partes que constituyen una lámpara de halogenuros o aditivos metálicos se muestran en la Figura 1.9.

Figura 1.9. Lámparas de halogenuros o aditivos metálicos.

Figura 1. 9

La superficie interna de las ampollas con forma oval poseen una capa de fósforo para convertir la radiación ultravioleta de la descarga en radiación visible. Sin embargo, los haluros empleados en la lámpara de halogenuro metálico producen sólo una pequeña cantidad de ultra violeta, y principalmente, está irradiada en la zona de longitud de onda ultra violeta del espectro, donde la conversión en radiación visible es pobre. [5] Las condiciones de funcionamiento de las lámparas de halogenuros metálicos son muy parecidas a las de vapor de mercurio convencionales, estando dispuestas para ser conectadas en serie con un balastro limitador de la corriente, necesitando un condensador de compensación. [5]

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Debido a los halogenuros, la tensión de encendido de estas lámparas es elevada, necesitando el empleo de un cebador o de un aparato de encendido con tensiones de choque de 0.8 a 5 KV. [5] La mayoría de estas lámparas permiten un re-encendido inmediato con las lámparas en caliente (después de apagadas), mediante el empleo de tensiones de choque de 35 a 60 KV, si no, es necesario que se enfríen entre cuatro y quince minutos para que se enciendan nuevamente. [5] 1.4.2.5 Lámparas de descarga en vapor de sodio

En esta parte vamos a ver las lámparas de descarga en cuyo tubo de descarga se introduce vapor de sodio. Se incluyen las lámparas de vapor de sodio a baja presión y las lámparas de sodio a alta presión. [5] 1.4.2.5.1 Lámparas de sodio a baja presión Existe una gran similitud entre el trabajo de una lámpara de vapor de sodio a baja presión y una lámpara de vapor de mercurio a baja presión (o fluorescente). Sin embargo, mientras que en la última la luz se produce al convertir la radiación ultravioleta de la descarga de mercurio en radiación visible, utilizando un polvo fluorescente en la superficie interna, en la primera la radiación visible se produce por la descarga directa del sodio. [5] 1.4.2.5.1.1 Principio de trabajo El tubo de descarga de una lámpara de sodio de baja presión es en general, en forma de U y está contenido en una cubierta exterior de vidrio tubular vacío, con capa de óxido de indio en la superficie interna. El vacío, junto con la capa, la cual actúa como un reflector selectivo de infrarrojo, ayuda a mantener la pared del tubo de descarga a una temperatura de trabajo adecuada. Estas medidas son necesarias para que el sodio, que cuando se condensa se deposita en hendiduras del vidrio, se evapore con una pérdida mínima de calor; debido a eso, se logra la mayor eficiencia luminosa posible. [5] El gas neón presente dentro de la lámpara, sirve para iniciar la descarga y para desarrollar el calor suficiente como para vaporizar el sodio. Esto responde por la luminiscencia rojo-anaranjada durante los primeros pocos minutos de trabajo. El sodio metálico se evapora en forma gradual, debido a eso, se produce la característica luz amarilla monocromática, con líneas de 589 nm. y 589’6 nm. en el espectro electromagnético. El color rojo, que en principio se produce por la descarga de neón, se suprime enérgicamente durante el funcionamiento porque los potenciales de excitación y de ionización de sodio son mucho menores que los del neón. [5] La lámpara alcanza su flujo luminoso establecido en aproximadamente diez minutos. Volverá a arrancar de forma inmediata en caso de que el suministro de alimentación se interrumpa momentáneamente, ya que la presión de vapor es bastante baja y el voltaje aplicado suficiente como para restablecer el arco. [5] La lámpara posee una eficiencia luminosa de hasta 200 lm/W y una larga vida. Por lo tanto, esta lámpara se aplica en aquellos lugares donde la reproducción de color es de

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menor importancia y donde cuenta, principalmente, el reconocimiento de contraste, por ejemplo: autopistas, puertos, playas, etc. Existen lámparas de sodio de baja presión con potencias que van desde 18 W a 180 W. [5] 1.4.2.5.1.2 Partes principales Las partes principales se muestran en la Figura 1.10

Figura 1.10. Lámpara de sodio a baja presión.

Figura 1. 10

Estas lámparas precisan de un equipo auxiliar formado por alimentador con autotransformador o balastro e ignitor con tensión de impulso según tipo. Precisan condensador de compensación. [5] Los valores nominales se alcanzan al cabo de quince minutos del encendido. Cuando se apaga la lámpara, necesita enfriarse unos minutos para encenderse nuevamente. [5] 1.4.2.5.2 Lámparas de sodio a alta presión Físicamente, la lámpara de sodio alta presión es bastante diferente de la lámpara de sodio baja presión, debido a que la presión de vapor es más alta en la primera. Este factor de presión también es causa de muchas otras diferencias entre las dos lámparas, incluyendo las propiedades de la luz emitida. [5] El tubo de descarga en una lámpara de sodio de alta presión contiene un exceso de sodio para dar condiciones de vapor saturado cuando la lámpara está en funcionamiento. Además posee un exceso de mercurio para proporcionar un gas amortiguador, y se incluye xenón, para facilitar el encendido y limitar la conducción de calor del arco de descarga a la pared del tubo. El tubo de descarga se aloja en una envoltura de vidrio protector vacía. [5]

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Las lámparas de sodio de alta presión irradian energía a través de una buena parte del espectro visible. Por lo tanto, en comparación con la lámpara de sodio baja presión, ofrecen una reproducción de color bastante aceptable. [5] 1.4.2.5.2.1 Partes principales Las partes principales de una lámpara de vapor de sodio a alta presión se muestran en la Figura 1.11: [5]

Figura 1.11. Lámparas de vapor de sodio a alta presión.

Figura 1. 11

Estas lámparas precisan de un equipo auxiliar formado por un balastro e ignitor con tensión de impulso según tipo. También necesitan un condensador de compensación. [5] Los valores nominales se alcanzan al cabo de cinco minutos de encendido. Cuando se apaga una lámpara, debido a la gran presión del quemador, necesita enfriarse entre cuatro y quince minutos para encenderse nuevamente. [5] 1.4.2.6 Lámparas de inducción Las partes más vulnerables de toda lámpara a descarga son los electrodos. Durante su vida útil, las lámparas reducen y pierden su potencia emisora por el impacto de iones rápidos o por reacciones químicas con vapores enérgicos en el tubo de descarga. Los electrodos en las lámparas a descarga de alta presión, producen además una gran cantidad de radiación infrarroja derrochada, la cual disminuye la eficiencia de la lámpara. [5] La lámpara de inducción, introduce un concepto totalmente nuevo en la generación de la luz. Basada en el principio de descarga de gas de baja presión, la principal característica

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del sistema de lámpara nuevo, es que prescinde de la necesidad de los electrodos de originar la ionización del gas. Existen en la actualidad dos sistemas distintos para producir esta nueva ionización del gas sin electrodos. [5] 1.4.2.6.1 Lámparas fluorescentes de alta potencia sin electrodos La descarga en esta lámpara no empieza y acaba en dos electrodos como en una lámpara fluorescente convencional. La forma de anillo cerrado del vidrio de la lámpara permite obtener una descarga sin electrodos, ya que la energía es suministrada desde el exterior por un campo magnético. Dicho campo magnético está producido en dos anillos de ferrita, lo que constituye una importante ventaja para la duración de la lámpara. Como se muestra en la Figura 1.12. [5]

Figura 1.12. Lámpara fluorescente de alta potencia sin electrodos.

Figura 1. 12

El sistema consta, además del tubo fluorescente sin electrodos, de un equipo de control electrónico (a una frecuencia de 250 kHz aproximadamente) separado de la lámpara, lo que permite conservar la energía óptima de la descarga en la lámpara fluorescente y alcanzar una alta potencia lumínica con una buena eficacia. [5] Las principales ventajas de esta lámpara son: - Duración de vida extremadamente larga: 60.000 horas. - Potencia de lámparas 100 y 150 W. - Flujo luminoso hasta 12.000 lúmenes. - Eficacia luminosa de 80 lm/W. - Bajo perfil geométrico que permite el desarrollo de luminarias planas. - Luz confortable sin oscilaciones. - Arranque sin parpadeos ni destellos. [5] Estas lámparas son especialmente indicadas para aquellas aplicaciones donde las dificultades de sustitución de las lámparas incrementan los costos de mantenimiento

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excesivamente, como por ejemplo, iluminación de túneles, techos de naves industriales muy altos y de difícil acceso, etc. [5] 1.4.2.6.2 Lámparas de descarga de gas a baja presión por inducción

Este tipo de lámpara consta de un recipiente de descarga que contiene el gas a baja presión y un acoplador de potencia (antena). Dicho acoplador de potencia, compuesto por un núcleo cilíndrico de ferrita, crea un campo electromagnético dentro del recipiente de descarga que induce una corriente eléctrica en el gas generando su ionización. La energía suficiente para iniciar y mantener la descarga es suministrada a la antena por un generador de alta frecuencia (2.65 MHz) mediante un cable coaxial de longitud determinada, ya que forma parte del circuito oscilador. Como se muestra en la Figura 1.13. [5]

Figura 1.13. Lámpara de descarga de gas por inducción.

Figura 1. 13

Las principales ventajas de estas lámparas son: [5]

Duración extremadamente larga: 60.000 horas.

Potencias de lámparas de 55, 85 y 165 W.

Flujo luminoso hasta 12.000 lúmenes.

Eficacia luminosa entre 65 y 81 lm/W.

Encendido instantáneo libre de parpadeos y efectos estroboscópicos.

Agradable luz de gran confort visual. Estas lámparas se utilizan para muchas aplicaciones de alumbrado general y especial, principalmente para la reducción de costos de mantenimiento, como en edificios públicos, alumbrado público exterior, aplicaciones industriales, etc. [5]

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CAPÍTULO 2

GENERALIDADES SOBRE BALASTROS

2.1 FUNCIÓN Y OPERACIÓN DEL BALASTRO El balastro, es un dispositivo electrónico, electromagnético o híbrido, que por medio de inductancia, provee un arco de energía necesario para el arranque de la lámpara, limita la corriente eléctrica para brindar un funcionamiento correcto, [8] y además proporciona una señal alterna y simétrica. Los balastros son parte fundamental de las lámparas de descarga gaseosa, y son el elemento imprescindible para su funcionamiento. [1] Los balastros electromagnéticos consisten de una reactancia formada por una bobina de tipo inductivo, que satisfacen los requisitos de funcionamiento aunque de forma poco eficiente desde el punto de vista energético. [9] En el caso de estos balastros la tensión elevada se consigue por dos medios distintos según sea el tipo de encendido. Existen tres tipos básicos de encendido: [3]

1. Encendido rápido, con precalentamiento de electrodos, utilizado en los tubos de arranque rápido. El calentamiento de los electrodos proviene del propio balastro y existe además una ayuda al encendido, consiste en una banda metálica externa conectada a uno de los electrodos, que juega el papel de electrodo auxiliar (Figura 2.1). [3] Cuando se tiene un encendido rápido se tiene un encendido suave y virtualmente instantáneo, ya que en aproximadamente 2 segundos se tiene las lámparas operando a su plena brillantez. El balastro tiene interconstruidos unos devanados que alimentan los catados que estos al calentarse, emitan un flujo de electrones, preparando la lámpara para encender. La tensión de encendido proporcionada por el balastro establece un arco a través de la lámpara haciendo que esta encienda. Debido a que los cátodos de las lámparas de encendido rápido están permanentemente calentado, se requiere un voltaje de encendido menor que las lámparas de encendido instantáneo. Los balastros para lámparas de encendido rápido están diseñados para operar a temperaturas ambiente comprendidas entre 10°y 40°C. [13]

2. Encendido por cebador. El cebador, situado en paralelo con el tubo, provoca el

precalentamiento de los electrodos; aproximadamente un segundo después, el cebador interrumpe el circuito de precalentamiento y, en combinación con el balastro, provoca una sobretensión instantánea que es suficiente para iniciar la descarga (Figura 2.2). [3]

3. Encendido instantáneo, o arranque en frío, que se produce bajo el efecto

combinado de la tensión producida por el balastro y la ayuda externa (Figura 2.3). [3] A diferencia de la lámpara de encendido rápido no requiere calentamiento previo de la lámpara y el dispositivo arrancador, pero exige un voltaje mayor en el encendido. El balastro de encendido instantáneo enciende las lámparas en secuencia una después de otra y cada parte del balastro realiza una función

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específica. Una vez encendidas las lámparas una parte del balastro deja de operar. Esta forma de operar exige que cuando una lámpara se funda deba ser remplazada de inmediato pues de otra manera el balastro puede dañarse, además que al estar operando en esas condiciones las o la lampara restantes bajaran su brillantez. Están diseñadas para operar entre 10°y 40°C. [13]

Para los balastros que utilizan un cebador, la tensión elevada se consigue al presentar un di/dt muy elevado en una inductancia y para el caso de lámparas de arranque instantáneo y arranque rápido, la tensión elevada la proporciona un transformador. En los balastros electrónicos normalmente se utiliza un tanque resonante en paralelo con el tubo de la lámpara. [3] Por otro lado, la estabilización del arco involucra limitar la corriente que fluye a través de la descarga, la cual, debido a la característica de resistencia negativa que presenta el arco, podría crecer indefinidamente hasta destruir la lámpara. [3] La corriente de descarga puede ser limitada por medio de a) un inductor (Figura 2.4a), b) un capacitor (Figura 2.4b) o c) una resistencia (Figura 2.4c). [3]

Figura 2.1 Circuito electromagnético de arranque

rápido.

Figura 2. 2

Figura 2.2 Circuito electromagnético de

arranque por cebador.

Figura 2. 1

Figura 2.3 Circuito electromagnético de arranque instantáneo.

Figura 2. 3

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La limitación de la corriente de descarga por medio de un tanque resonante (Figura 2.4d) es una opción muy utilizada en balastros electrónicos y, de acuerdo a la sintonización del tanque resonante, el balastro puede tener un comportamiento inductivo o capacitivo. [3] Como se puede apreciar en las Figuras 2.1, 2.2 y 2.3, en el caso de balastros electromagnéticos, la opción más utilizada es la (a). La limitación de corriente por medio de una resistencia rara vez es utilizada debido a que es un medio disipativo y por lo tanto poco eficiente. [3] En lo que respecta a la tercer función de un balastro, la de aplicar una señal alterna a la lámpara, es recomendable para tener un desgaste simétrico de los electrodos. En el caso de balastros electromagnéticos, la señal es intrínsecamente alterna, debido a que la alimentación es la tensión de línea, la cual es sinusoidal. Pero, en el caso de balastros electrónicos, los cuales son alimentados con corriente directa, la señal alterna y simétrica es proporcionada con un inversor de alta frecuencia. [3] Las investigaciones realizadas en este campo permitieron averiguar que al incrementar la frecuencia de operación en el tubo de descarga, aumenta su eficiencia luminosa (más cantidad de luz aportada por cada unidad de potencial eléctrica) y así surgieron los balastros electrónicos los cuales presentan las siguientes características: [3]

Disminución del voltaje de encendido de la lámpara.

Reducción de los componentes del balastro.

La lámpara se comporta como una resistencia.

Se elimina el efecto estroboscópico.

Se tiene mayor vida en la lámpara. [3] 2.2 PARÁMETROS ELÉCTRICOS A ANALIZAR EN UN BALASTRO De la correcta instalación de los diferentes tipos de balastros depende el buen funcionamiento de la lámpara, su más larga vida útil y la no presentación de accidentes debido a la maniobra de dichas luminarias. Para lograr los objetivos previamente citados, se recomienda seguir las instrucciones y el diagrama de conexiones que van colocados en

Figura 2.4 Métodos para limitar la corriente en una lámpara de descarga. a) Inductivo, b) Capacitivo, c) Resistivo y

d) Tanque resonante.

Figura 2. 4 Métodos para limitar la corriente en una lámpara de descarga. a) Inductivo, b) Capacitivo, c) Resistivo y d) Tanque resonante.

Figura 2. 4

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cada una de las etiquetas que llevan pegadas todos los balastros. Además, se debe tener un especial cuidado con los siguientes aspectos: [10] 2.2.1 ASPECTOS A CONSIDERAR 2.2.1.1 Ambiente del sitio Para alargar la vida útil del balastro y mantener excelentes condiciones de seguridad eléctrica en el sitio de utilización, es importante instalarlo alejado de las temperaturas extremas, de la intemperie y de la humedad. [10] 2.2.1.2 Voltaje de alimentación al balastro Es el que se mide en la red eléctrica en la que se va a conectar la luminaria. A este valor de voltaje de alimentación, se debe hacer coincidir el voltaje de entrada del balastro, para garantizar su funcionamiento normal y una larga vida útil. [10] 2.2.1.3 Voltaje de encendido Es el mínimo valor de voltaje de alimentación con el cual el balastro enciende los tubos fluorescentes, sin generar daño para éstos ni para él mismo. Para los balastros, el voltaje de encendido oscila entre 85 y 105 volts (según el tipo de balasto), cuando el voltaje nominal del balastro es de 120V, dependiendo de la referencia utilizada. Cuando el voltaje de red es extremadamente bajo, implica fallas en las instalaciones eléctricas, las cuales deben ser corregidas rápidamente para evitar el daño de otros elementos eléctricos conectados. [10] 2.2.1.4 Potencia de entrada Un balastro, tal como todo equipo eléctrico o electrónico (estufa, plancha, radio, televisor), realiza un consumo de potencia en watts para poder funcionar. La potencia de entrada al balastro se obtiene de la red eléctrica suministrada por la empresa de energía, cuyo servicio tiene un costo que depende de la cantidad de potencia en watts (W) y del tiempo en horas (H) en que están funcionando, es decir, cobran los KWH (kilowatts-hora) consumidos. [10] 2.2.1.5 Potencia útil Es la parte de la potencia de entrada que es verdaderamente aprovechada por el balastro para generar luz por intermedio de los tubos fluorescentes. En aquellos sitios donde se requieran grandes concentraciones de luz, es indispensable utilizar balastros cuya potencia útil sea aproximada a la potencia nominal, sin que consuma una excesiva cantidad de potencia de línea, logrando así que los tubos fluorescentes aprovechen al máximo su capacidad lumínica y por lo tanto se necesitará instalar un menor número de luminarias, implicando alta eficiencia en las actividades a desarrollar y grandes ahorros en la inversión inicial y en los posteriores mantenimientos. [10]

39

2.2.1.6 Pérdidas La potencia consumida por un balastro no es la misma entregada a los tubos fluorescentes, es decir, el balastro entrega menos potencia de la que absorbe. Esa diferencia determina las pérdidas del balastro, las cuales se transforman en calor como ocurre en cualquier artefacto eléctrico, electrónico o mecánico. [10] 2.2.1.7 Rendimiento La economía mundial está en una época en que los consumidores finales no se pueden dar el lujo de utilizar productos antieconómicos a largo plazo, es decir, que aunque el costo inicial en un balastro sea bajo, en el tiempo resultará costoso por los gastos de operación derivados de las pérdidas de energía. El rendimiento se define como la relación entre la potencia útil y la potencia de entrada. [10]

2.2.1.8 Conexión a tierra Para el buen funcionamiento de una luminaria ensamblada con balastro de encendido rápido, es indispensable que el chasis metálico de esa luminaria que va paralelo a los tubos fluorescentes, vaya conectado a tierra y además, que la distancia “d” entre el chasis y el tubo no sea mayor de 13 milímetros. Para hacer la conexión a tierra del chasis, se recomienda disponer de una línea de tierra independiente del neutro o conectar el chasis a un elemento metálico que a su vez esté conectado a tierra. (Figura 2.5). [10]

Figura 2.5 Conexión a tierra. Figura 2. 5 Conexión a tierra.

Montaje mecánico del balastro. El adecuado aseguramiento del balastro al chasis de la luminaria como se aprecia en la figura 2.6, genera una excelente disipación del calor producido por el balastro y evita que el “leve zumbido” normal del balastro, se vea amplificado debido al mal contacto con superficies metálicas, como las de los perfiles de los cielos falsos. [10]

40

Lo ideal es instalar el balastro dentro del luminario ya que esto da la adecuada protección al balastro, sin embargo, también es muy común instalarlo por encima del luminario, a fin de disminuir la temperatura y dar mejor operación al balastro; o de forma remota (fuera del luminario). [8] Para la instalación remota, normalmente se tiene un límite de distancia. Por ejemplo, en el caso balastros electrónicos para lámparas fluorescentes, de los rango de distancia de1.80 a 6 mts; y en los balastros electromagnéticos HID de hasta 15 mts, pero se requiere del uso de un ignitor de largo alcance. [8] Sin embargo, debemos considerar que no todos los balastros permiten una instalación remota. Esto se debe, a que conforme se incrementa la distancia remota de un balastro, se incrementa la capacitancia a lo largo del cableado que va del balastro a la lámpara. Este incremento en capacitancia es importante por 2 razones. [8] La primera es que si la capacitancia es muy alta no habrá suficiente voltaje de circuito abierto a lo largo de la lámpara para que exista un encendido apropiado. [8] En segundo lugar, si la lámpara es capaz de encender a pesar de la distancia remota, la capacitancia incrementada causará una pérdida en la corriente que va a la lámpara. La capacitancia incrementada crea lo que se conoce como “Shunt” alrededor de la lámpara; en otras palabras la corriente se fugara del cable azul (ó rojo) hacia el cable o alambre amarillo by-paseando completamente a la lámpara. La corriente a través de la lámpara se reducirá, resultando en una salida de luz menor, con la posibilidad de que la lámpara no sea capaz de tener una operación sostenida. [8] 2.2.1.9 Factor de balastro Se define como el grado de rendimiento luminoso entregado por el balastro a los tubos fluorescentes. Puede decirse que es equivalente al flujo luminoso real del tubo. El Factor de balastro, FB, es la potencia útil que el balastro entrega al tubo, dividida por la potencia nominal del tubo; o la cantidad de luz real que entrega el tubo dividido por la cantidad de luz nominal que debe entregar el tubo. [10]

Figura 2.6 Montaje mecánico del balastro.

Figura 2. 6 Montaje mecánico del balastro.

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2.2.1.10 Factor de eficacia de los balastros Una manera práctica para conocer el factor de eficacia de un balastro BEF, que no es más que la relación existente entre la luz de salida (en lúmenes) y la potencia de entrada al balastro (en volts), es dividiendo el factor de balastro (FB) por la potencia de entrada al balastro, o potencia de línea. [10] Debe recalcarse que a mayor BEF del balastro, mejor es el aprovechamiento y suministro de potencia a los tubos fluorescentes que éste hace, o sea que mayor será la eficacia del balastro. [10] En balastros convencionales para luz fluorescente, la relación de luz de salida debe tener un valor mínimo de 92,5%, con lo cual los valores mínimos del BEF establecidos por norma. [10] 2.2.1.11 Factor de cresta

Idealmente la forma de onda de corriente que el balastro le suministra a los tubos debería ser como la indica la figura 2.7. En el caso de los balastros para luz fluorescente (inductancias), los tubos funcionan mediante la descarga en gases y por ello son elementos no lineales (balastros y tubos) y trabajan con núcleos que son saturables, lo que transforma la forma de onda de la corriente que pasa a través de los tubos fluorescentes, como se aprecia en la figura 2.8, apareciendo picos (forma real de la onda de corriente en el tubo) en cada uno de los semiciclos. El factor de cresta de corriente (FC) es la relación existente entre el valor máximo del pico de corriente (IP) y el valor de la corriente IRMS. Idealmente, el FC debiera ser de 1,4142, algo utópico. [10] Por norma internacional, el FC no debe ser mayor a 1,70 para los balastros de precalentamiento y los de encendido rápido (se incluyen los electrónicos) ni mayor a 1,85 para los balastros tipo Slim line. Valores mayores disminuyen la vida útil de los tubos. [10]

Figura 2. 7 Forma ideal de la onda de corriente en el tubo

Figura 2.7 Forma ideal de la onda Figura 2.8 Forma real de la onda de de corriente en el tubo corriente en el tubo.

Figura 2. 8 Forma real de la onda de corriente en el tubo.

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2.2.1.12 Factor de potencia El factor de potencia (FP) puede expresarse en porcentaje o en forma decimal y por ello un FP del 85% es lo mismo que uno de 0,85. Como Factor de Potencia se entiende la medida del porcentaje de la potencia eléctrica total absorbida por todos los equipos eléctricos y que es aprovechada para generar un trabajo determinado, y/o producir su calentamiento, el FP mínimo permitido para los balastros de alto factor es de 0,9. A mayor factor de potencia, menor es la cantidad de energía reactiva consumida. A nivel residencial sólo se utiliza el primero (el que mide la energía activa). A nivel industrial y comercial, debido a que la energía reactiva es mucho más costosa que la activa, se debe buscar que el consumo de reactiva sea lo más bajo posible, es decir, garantizar que el FP de los balastros a instalar sea lo más cercano al 100% (no mayor al 100%), lo que implicará ahorrar mucho dinero. Cuando se trata de luminarias con balastros de HID, debe instalarse el condensador adecuado que se recomienda en el diagrama de la etiqueta del balastro para corregir el FP, que lo lleva a disminuir el consumo de energía reactiva. [10]

2.2.1.13 Distorsión armónica de corriente Los balastros para luz fluorescente están fabricados con núcleo saturable o con elementos de estado sólido (balastro electrónico), que a su vez están operando cargas no lineales (tubos fluorescentes), generando a la entrada una onda de corriente no senoidal como la de la figura 2.9 (Distorsionada), en vez de presentar una forma de onda como la de la figura 2.7 (onda ideal). [10]

Figura 2.9 Distorsión armónica de corriente. Figura 2. 9 Distorsión armónica de corriente.

La medida de esa distorsión se expresa como contenido de armónicos (% THD), lo que significa que todos los balastros generan armónicos y la presencia de excesivos armónicos en sistemas eléctricos, origina los siguientes problemas: [10]

Disminución del factor de potencia.

Aumento de pérdidas en los núcleos y conductores.

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Calentamiento de condensadores, motores y transformadores.

Sobretensiones en condensadores.

Operación indebida de fusibles.

Operación incorrecta en los instrumentos de medición.

Aumento de corriente en los neutros.

Interferencia con equipos de telecomunicaciones.

Oscilaciones mecánicas.

Pérdidas excesivas por calentamiento en máquinas de inducción y sincrónicas.

Sobretensiones y/o corrientes excesivas debido a resonancias de la red, a corrientes o tensiones armónicas.

Mundialmente, se recomienda que los balastros para luz fluorescente, concretamente los de sistema de encendido rápido (incluidos los electrónicos), no deben generar más de 20% THD de armónicos de corriente. [10] 2.2.2 REQUISITOS RELATIVOS QUE DEBEN CUMPLIR LOS BALASTROS Algunos de los requisitos más importantes que deben de cumplir los balastros para lámparas fluorescentes pueden ser divididos en dos clases: a) relativos a la sección de entrada y b) relativos a la sección de salida a la lámpara. [3] 2.2.2.1 Requisitos relativos a la sección de entrada Los requisitos relativos a la sección de entrada están orientados a optimizar y mejorar la calidad de la energía eléctrica y sólo son aplicables a los balastros alimentados desde CA. Los requisitos son los siguientes: [3] 2.2.2.1.1 Factor de potencia (FP) Actualmente no existe una norma que regule este parámetro. Pues las normas regulan la distorsión armónica. Sin embargo se recomienda que el factor de potencia sea al menos 90 %. [3] 2.2.2.1.2 Distorsión armónica total en la línea (DAT) Actualmente, en México no existe una norma que regule este parámetro en los balastros. Sin embargo si existe la especificación CFE l0000-45 desviaciones permisibles en las formas de onda de tensión y corriente en el suministro y consumo de energía eléctrica, en Estados Unidos se aplica la norma IEC-1000-3-2 clase C para balastros y en países de Europa se utiliza su similar, la norma EN-61000-3-2 clase C. Ambas normas regulan los límites máximos de los armónicos inyectados por equipo eléctrico y electrónico a la red eléctrica. Estas normas clasifican al equipo productor de luz, incluyendo los controladores de luz (dimmers) dentro de la clase C y establece que los armónicos inyectados a la red no deben exceder los límites especificados en la tabla 2.1. Lamentablemente, esta norma sólo es válida para equipos alimentados desde 220 V, que es la tensión Europea, pero puede tomarse como referencia para los balastros desarrollados en México. [3]

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Orden de armónico

n

Máxima corriente armónica permisible expresada como un porcentaje de entrada a la frecuencia fundamental

% 2 2

3 30*FP

5 10

7 5

9 3

(Solo armónicos impares)

3

Tabla 2.1. Limites de armónicos de corriente impuestos por la norma EN 6100-3-2. Tabla 2. 1 Limites de armónicos de corriente impuestos por la norma EN 6100-3-2.

Estas normas recomiendan que la DAT sea menor al 25% incluso para balastros con control de intensidad luminosa (CIL). 2.2.2.2 Requisitos relativos a la sección de salida Los requisitos relativos a la sección de salida tienen por objetivo alargar la vida de la lámpara y son los siguientes: [3] 2.2.2.2.1 Voltaje en circuito abierto Debe ser el mínimo necesario para arrancar la lámpara apropiadamente. Este voltaje mínimo depende de la lámpara que se va a encender. La norma ANSI C82.1 define el voltaje mínimo de arranque de la lámpara, pero no define el máximo. Se recomienda utilizar el mínimo necesario para no desgastar demasiado los cátodos de la lámpara en cada encendido. [3] Los balastros se diseñan para operar a una tensión y frecuencia nominal, sin embargo cada balastro debe ser capaz de operar dentro de ciertos límites de la tensión de alimentación. Las tensiones nominales de cada balastro y los límites de voltaje que pueden tolerar se indican a continuación en la tabla 2.2. [13]

Tensión Nominal Limites de Tensión

de Línea

127 Volts 115 a 139 Volts



277 Volts 249 a 305 Volts Tabla 2.2 Tensión de alimentación de balastros.

Tabla 2. 2 Tensión de alimentación de balastros.

Si se aplica al balastro una tensión mayor o menor de las especificaciones de los límites, el balastro sufrirá deterioro de sus componentes acortando su vida o dañándose permanentemente. La frecuencia y los límites de la misma en que pueden operar son las siguientes: [13]

Frecuencia Nominal

Limites de Frecuencia de Línea

60 Hz 57.5 a 62.5 Hz Tabla 2.3 Frecuencia de Operación de balastros.

Tabla 2. 3 Frecuencia de Operación de balastros.

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2.2.2.2.2 Factor de cresta (FC) El factor de cresta es la relación entre el valor pico y el valor RMS de corriente en la lámpara. A mayor factor de cresta menor duración de la lámpara. La mayoría de los fabricantes recomiendan que el factor de cresta máximo en lámparas de arranque rápido sea de 1.7 y de 1.85 para lámparas de arranque instantáneo. [3]

2.2.2.2.3 Sonido El sonido o "zumbido" que se asocia a los balastros de las lámparas fluorescentes proviene de la vibración de las laminillas de acero del transformador del balastro electromagnético. El zumbido puede provocar molestias en lugares donde el ambiente tiene que ser sumamente silencioso. [13]

Tipo de balastro Intensidad sonora

BALASTRO ELECTROMAGNÉTICO 31db

BALASTRO ELECTRÓNICO AHORRADOR DE ENERGÍA 32db

BALASTRO ELECTRÓNICO 25dB Tabla 2.4 Intensidad sonora de balastros.

Tabla 2. 4 Intensidad sonora de balastros.

2.2.2.2.4 Temperatura de Operación Por cada 10°C menos de temperatura de operación, se duplica la vida del balastro electromagnético. Los balastros electrónicos operan 30°C por debajo de los electromagnéticos. La disminución de la temperatura de operación de los balastros electrónicos ofrece otra ventaja: ahorro de energía en sistemas de aire acondicionado. Un KW de calor generado por su iluminación requiere para ser enfriado 3,412 BTU de aire acondicionado. Una tonelada de aire acondicionado es igual a 12,000 BTU de aire acondicionado para enfriar 3.5 Kw de calor: [13]

Uno de los problemas más serios y más frecuentes es la temperatura en los a la cual trabajan los balastros, Los balastros como cualquier otro dispositivo eléctrico generan calor durante su operación normal. El uso inadecuado de balastros, la mala distribución de unidades de iluminación, el diseño inadecuado del luminario etc. pueden ser causa de sobrecalentamiento de los balastros. El sobrecalentamiento de los balastros al deteriorarse sus aislamientos provoca cortocircuitos en los devanados y falla prematura en los capacitores. En operación normal, la temperatura en el punto más caliente de la caja del balastro no excede de 90 oC por cada 10 % de exceso de temperatura, por encima de esos 90 oC, la vida del balastro se reduce en 50%. [13]

46

2.2.2.2.5 Alambrado El alambrado del balastro a las lámparas y a línea de alimentación debe hacerse según se indica en la etiqueta del balastro. Un balastro alambrado incorrectamente puede dar lugar a dañar lámparas, impedir el encendido de las lámparas o dañar el balastro. Es muy importante que al instalar el balastro se sigan las instrucciones y recomendaciones del fabricante ya que de eso depende en gran parte la vida de los balastros y de las lámparas y la eficiencia del sistema de iluminación. [13] 2.3 CLASIFICACION DE LOS BALASTROS En general los balastros para lámparas de descarga se pueden dividir en dos grupos: los balastros electromagnéticos y los balastros electrónicos, cada uno tiene sus propias características y aplicaciones. Estos últimos tienen gran importancia debido al mejor aprovechamiento de la energía que consume y al manejo apropiado de la lámpara de descarga. [1] 2.3.1 BALASTRO ELECTROMAGNÉTICO Los balastros electromagnéticos son dispositivos que se alimentan de corriente alterna (CA) y por consiguiente operan a una frecuencia de línea de 50 o 60 Hz, esto hace que el dispositivo genere un zumbido audible y al estar encendida la lámpara producen el efecto estroboscópico en la luz (flickering), que es el parpadeo de la emisión luminosa a dicha frecuencia, además estos balastros no pueden controlar la intensidad luminosa. [1] 2.3.1.1 Partes del balastro electromagnético Están formados por una bobina de hilo de cobre esmaltado con su correspondiente núcleo magnético, el conductor está impregnado con resinas al vacío, con esto se consigue un aumento de rigidez dieléctrica de la bobina, además de una mejor disipación del calor y una total eliminación de las posibles vibraciones del núcleo magnético, todo este conjunto se introduce dentro de un contenedor metálico como se muestra en la figura 2.10. [9]

ç

Figura 2.10 Balastro electromagnético.

Figura 2. 10 Balastro electromagnético.

47

En el caso de encendido por cebador, aparte de la bobina tiene un elemento extra como se muestra en la figura 2.11 y 2.12, que consiste en una pequeña ampolla de vidrio llena de gas argón a baja presión y en cuyo interior se encuentran dos electrodos; uno de ellos tiene una laminilla metálica que, por acción del calor se puede doblar ligeramente, lo cual ayuda a generar un pico de voltaje necesario para encender la lámpara de descarga, esto lo hace repetidamente hasta que se encienda por completo. En paralelo los con los electrodos se encuentra un capacitor cuya finalidad es la de evitar las interferencias en las bandas de radiodifusión o TV, que el interruptor automático pueda ocasionar. [9]

Figura 2.11 Cebador.

Figura 2. 12 Cebador.

2.3.1.2 Características de los balastros electromagnéticos [3] 1. Se alimentan con CA. 2. Pueden ser de alto o bajo factor de potencia (la corrección del factor de potencia la realizan por medio de capacitores). 3. No permiten un control de intensidad luminosa. 4. Operan a frecuencia fija. (50 o 60 Hz). 5. Son pesados y voluminosos. 6. Producen ruido audible (zumban). 7. No regulan las variaciones del voltaje de alimentación. 8. Son económicos. 2.3.2 BALASTROS ELECTRÓNICOS Los balastros electrónicos comerciales basan su principio de funcionamiento en un inversor, cuya estructura puede ser por medio de puente, Push-Pull o de puente completo. En estos circuitos se utilizan dos o cuatro transistores y se controlan con técnicas PWM (Modulación por ancho de pulso), la frecuencia de estos balastros oscila entre los 20 KHz y 60 KHz pero no se recomienda ser mayor de 50 KHz, ya que hay demasiadas pérdidas en los interruptores. [1]

Figura 2.12 Componentes de un cebador.

Figura 2. 11 Componenetes de un cebador.

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Figura 2.13 Balastro electrónico.

Figura 2. 13 Balastro electrónico.

Figura 2. 13

Las tendencias en investigación en cuanto a balastros electrónicos se refiere se enfocan en buscar estructuras sencillas y trabajar a altas frecuencias de conmutación, con la finalidad de aumentar la eficiencia y la densidad de potencia. [1] Los balastros electrónicos se pueden alimentar de dos formas: [9] Alimentado con corriente alterna (CA): comercialmente esta estructura es la más utilizada, se conecta directamente a la línea eléctrica. Alimentado por corriente directa (CD): en la actualidad estos sistemas tienen gran aplicación, puesto que son alimentados por energías alternativas. Las ventajas que ofrece la operación en muy alta frecuencia, tanto para la lámpara como para el balastro son las siguientes: [4] Las ventajas que se tienen en cuanto a la operación de la lámpara son una disminución del voltaje de encendido, es decir, un menor potencial entre los electrodos, lo que significa un menor desgaste de los mismos y una mayor duración de la lámpara. [4] Otra ventaja se refleja en el balastro, puesto que se obtiene una disminución considerable en el tamaño de los elementos del inversor y del tanque resonante, minimizando peso, volumen y costo. Lo último es debido a la reducción del costo de los elementos magnéticos, que al trabajar en muy alta frecuencia tienen inductancias reducidas, por lo que resulta más apropiado usar bobinas con núcleo de aire, evitando el uso de ferritas caras. [4] La mayoría de los balastros electrónicos cuentan con las siguientes partes: [4]

49

El primer bloque corresponde a un filtro pasabajos que se encarga de eliminar el ruido de alta frecuencia que el inversor y la lámpara inyectan en la línea de distribución. El segundo bloque se encarga de rectificar la señal de línea y convertirla en CC. El corrector de factor de potencia se encarga de forzar a la corriente de alimentación a seguir el voltaje de línea, de tal manera que, las etapas subsiguientes se comporten como una resistencia. Además, se encarga de entregar una componente de CD a la siguiente etapa. El inversor de alta frecuencia convierte la señal de CD producida por el bloque anterior, en una señal cuadrada alterna de alta frecuencia. Está señal cuadrada es filtrada y acondicionada para que a la lámpara se aplique una señal sinusoidal y la potencia nominal de la lámpara. Finalmente, el bloque del circuito de control produce las señales de control para los interruptores de potencia del corrector de factor de potencia y del inversor de alta frecuencia y, de ser necesario, controlar el nivel de luz producido por la lámpara. [4] Dentro del esquema presentado, los bloques más importantes son: el bloque de la etapa correctora del factor de potencia, el inversor de alta frecuencia y el tanque resonante. [3] 2.3.2.1 Características de los balastros electrónicos. [3]

1. En general, se alimentan con CD por lo que, si se alimentan de tensión de línea,

requieren una etapa de rectificación y filtrado. 2. Pueden ser de alto o bajo factor de potencia (la corrección del factor de potencia se

puede realizar por medios activos, pasivos o híbridos). 3. Permiten el control de intensidad luminosa. 4. Trabajan en alta frecuencia (>25 kHz) y lo pueden hacer a frecuencia fija o variable. 5. Son más ligeros y ocupan menos espacio que los electromagnéticos. 6. Pueden trabajar en lazo cerrado regulando la intensidad luminosa ante variaciones

de la tensión de alimentación, envejecimiento y variaciones de temperatura. 7. Generalmente son más costosos que los electromagnéticos.

En general, se observa que los balastros electrónicos son mucho más versátiles que los electromagnéticos, ya que ofrecen más prestaciones y además, mejoran el manejo de la lámpara fluorescente por trabajar en alta frecuencia. Sin embargo, su principal desventaja es el precio, esta desventaja se ve amortiguada por las prestaciones adicionales que ofrece. [9]

50

2.4 COMPARACIÓN ENTRE LOS BALASTROS En la tabla 2.5 se muestra una comparación de las características entre los balastros electromagnéticos y electrónicos. [1]

Balastro Electromagnético Balastro Electrónico

Se alimenta con CA. En general, se alimenta con CD.

Pueden ser de alto o bajo factor de potencia (capacitores).

Pueden ser de alto o bajo factor de potencia (activos, pasivos o híbridos).

No permiten un control de intensidad luminosa.

Permiten el control de intensidad luminosa.

Opera a baja frecuencia (50 o 60 Hz).

Trabaja en alta frecuencia (>25 kHz).

Son pesados y voluminosos. Son más ligeros y ocupan menos espacio.

Producen ruido audible.

No regulan las variaciones del voltaje de alimentación.

Pueden regular la intensidad luminosa ante variaciones del voltaje de alimentación por envejecimiento o variaciones de temperatura.

Son económicos. Generalmente son más costosos que los electromagnéticos.

Tabla 2.5 Comparación entre los balastros electromagnéticos y electrónicos.

Tabla 2. 5 Comparación entre los balastros electromagnéticos y electrónicos.

51

CAPÍTULO 3

BALASTROS ELECTROMAGNÉTICOS

En general los balastros para lámparas de descarga se pueden dividir en dos grupos: los balastros electromagnéticos y los balastros electrónicos, cada uno tiene sus propias características y aplicaciones. En este capítulo se describen los componentes que integran un balastro electromagnético, la operación o funcionamiento y la clasificación de dichos balastros, así como de algunos problemas que se presentan con éstos.

3.1 DEFINICIÓN

Son aparatos de la familia de los transformadores, en virtud de los cuales es factible

adecuar la energía eléctrica disponible de las redes eléctricas a las condiciones de

operación que exige el funcionamiento de los tubos fluorescentes. [11]

Cada balastro se diseña para un voltaje específico, para que haga funcionar un tipo

particular de tubo. Los balastros también se les pueden llamar reactancias. [11]

El balastro electromagnético está constituido básicamente por una bobina, cuya reactancia

limita la corriente de los circuitos que alimentan las lámparas de descarga. Además el

balastro suministra el voltaje necesario para el arranque de la lámpara y mantiene la

tensión apropiada en las terminales de esta durante su funcionamiento. [11]

Lo característico de algunos balastros electromagnéticos es la presencia de núcleos

magnéticos grandes y pesados, los cuales operan a bajas frecuencias (50 o 60 Hz), tienen

núcleos de hierro silicio, y su función es la de suministrar la tensión de ionización al tubo, y

después limitar la corriente de carga. [11]

Los balastros electromagnéticos son dispositivos que se alimentan de corriente alterna

(CA), esto hace que el dispositivo genere un zumbido audible y al estar encendida la

lámpara producen el efecto estroboscópico en la luz (flickering), que es el parpadeo de la

emisión luminosa a dicha frecuencia, además estos balastros no pueden controlar la

intensidad luminosa. [1]

El balastro es un elemento imprescindible para la operación correcta de una lámpara de

descarga, este elemento auxiliar cumple con las siguientes funciones para evitar la

destrucción de la lámpara: [1]

• Proveer una cantidad controlada de energía para el arranque o precalentamiento de los

electrodos de la lámpara.

• Suministrar la tensión y corriente controlada tanto para iniciar el arco entre los electrodos

de la lámpara, como para su funcionamiento.

• Controlar y limitar la energía eléctrica en los valores adecuados.

52

3.2 CARACTERÍSTICAS

Las características que determinan el comportamiento de los balastros más comunes son:

[11]

Variaciones en la línea.

Comprende el rango de tensiones de línea (90 a 120) en el cual el balastro arranca y

opera la lámpara en forma apropiada.

Regulación.

Es la capacidad del balastro de controlar la potencia de las lámparas con los cambios

de tensión en la línea.

Factor de potencia.

Es la relación entre la potencia de entrada a la luminaria (potencia suministrada por el

balastro y la potencia consumida por la lámpara) y el producto de la tensión por la

corriente de entrada aparente. Se consideran dos tipos de balastros de acuerdo al

factor de potencia:

Factor de potencia normal cuando el FP es inferior a 0.85 %.

Alto factor de potencia cuando el FP es 0.85 o mayor.

Pérdida de potencia.

Es la potencia consumida por el balastro durante su funcionamiento.

Sostenimiento del arco con variaciones en la tensión de la red.

Es la propiedad que tiene el balastro de mantener la lámpara en operación con

variaciones repentinas en la tensión de la red.

3.3 PARTES DEL BALASTRO ELECTROMAGNÉTICO

Están formados por una bobina de hilo de cobre esmaltado con su correspondiente núcleo

magnético, el conductor está impregnado con resinas al vacío, con esto se consigue un

aumento de rigidez dieléctrica de la bobina, además de una mejor disipación del calor y

una total eliminación de las posibles vibraciones del núcleo magnético, todo este conjunto

se introduce dentro de un contenedor metálico como se muestra en la figura 3.1. [9]

Una protección " Clase P " es para uso en luminarias y dan una protección integral de

lastre que impide el sobrecalentamiento. Esta protección se ha investigado a la clase de

prueba del programa en P ANSI / UL 935, "Lámpara Fluorescente-Lastres". [12]

53

En el caso de encendido por cebador, aparte de la bobina tiene un elemento extra como

se muestra en la figura 3.2 y 3.3, que consiste en una pequeña ampolla de vidrio llena de

gas argón a baja presión y en cuyo interior se encuentran dos electrodos; uno de ellos

tiene una laminilla metálica que, por acción del calor se puede doblar ligeramente, lo cual

ayuda a generar un pico de voltaje necesario para encender la lámpara de descarga, esto

lo hace repetidamente hasta que se encienda por completo. En paralelo los con los

electrodos se encuentra un capacitor cuya finalidad es la de evitar las interferencias en las

bandas de radiodifusión o TV, que el interruptor automático pueda ocasionar. [9]

Figura 3.2 Cebador

Figura 3.3 Componentes de un cebador.

Figura 3. 2 Componentes de un cebador.

Figura 3.1 Balastro electromagnético.

Figura 3. 1 Balastro electromagnético.

Figura 3.2 Cebador.

Figura 3. 3 Cebador.

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3.4 TIPOS DE BALASTROS ELECTROMAGNÉTICOS

En el caso de los balastros electromagnéticos la tensión elevada se consigue por dos

medios distintos según sea el tipo de encendido. Existen tres tipos básicos de encendido,

encendido rápido, encendido por cebador y encendido instantáneo. Y, de acuerdo a esto,

se pueden clasificar los balastros electromagnéticos. [3]

3.4.1 ENCENDIDO RÁPIDO, CON PRECALENTAMIENTO DE ELECTRODOS

Utilizado en los tubos de arranque rápido. El calentamiento de los electrodos proviene del

propio balastro y existe además una ayuda al encendido, consistente en una banda

metálica externa conectada a uno de los electrodos, que juega el papel de electrodo

auxiliar (Figura 3.4). [3]

Su composición más sencilla consiste de un reactor el cual se conecta en serie con el tubo

como se muestra en la figura 3.5.

La tensión de red varia sinuidalmente y la corriente de arco también varia en la misma

forma haciendo que el flujo luminoso tenga fluctuaciones con frecuencia igual a dos veces

la de la red. Aunque el fosforo que recubre internamente el tubo conserva su brillo por

algún tiempo, y se puede presentar el efecto estroboscópico. [11]

Para disminuir este efecto se construyen balastros de adelanto o atraso. Un balastro de

este tipo se utiliza con dos tubos, uno de los cuales trabaja en serie con la bobina y el otro

en serie con un condensador conectado en la otra bobina. [11]

Figura 3.4 Balastro de arranque rápido con precalentamiento de los

electrodos.

Figura 3. 4 Balastro de arranque rápido con precalentamiento de los electrodos.

55

3.4.2 ENCENDIDO POR CEBADOR

El cebador, situado en paralelo con el tubo, provoca el precalentamiento de los

electrodos; aproximadamente un segundo después, el cebador interrumpe el circuito de

precalentamiento y, en combinación con el balastro, provoca una sobretensión instantánea

que es suficiente para iniciar la descarga (Figura 3.7).

Figura 3.6 Balastro para tubo fluorescente de precalentamiento para reducir el efecto estroboscópico.

Figura 3. 6 Balastro para tubo fluorescente de precalentamiento para reducir el efecto estroboscópico.

Figura 3.5 Conexión más sencilla de un balastro con un tubo fluorescente.

Figura 3. 5 Conexión más sencilla de un balastro con un tubo fluorescente.

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3.4.3 ENCENDIDO INSTANTÁNEO O ARRANQUE EN FRÍO

Se produce bajo el efecto combinado de la tensión producida por el balastro y la ayuda

externa.

Si aplica una tensión suficientemente alta en las terminales de un tubo fluorescente se

puede iniciar el arco sin la necesidad del calentamiento previo de los cátodos. Estos tubos

que tienen normalmente solo una terminal en cada extremo se llaman tubos de encendido

instantáneo o más conocido como Slim Line. [11]

Los cátodos son de una construcción especial para el arranque en frío. El balastro debe

suministrar el alto voltaje necesario para el arranque de los tubos. Se deben tomar las

precauciones necesarias para el remplazo de los tubos y balastros debido a que la alta

tensión de los circuitos es peligrosa para los operarios. Por consiguiente cada vez que se

vayan a remplazar los tubos y los balastros, los circuitos deben de estar desconectados.

[11]

Figura 3.8 Circuito de balastro de arranque instantáneo.

Figura 3. 8 Circuito de balastro de arranque instantáneo.

Figura 3.7 Circuito de balastro encendido por cebador.

Figura 3. 7 Circuito de balastro encendido por cebador.

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3.6 PROBLEMAS DE LOS BALASTROS ELECTROMAGNÉTICOS.

3.6.1 PÉRDIDAS

Dado el uso de los componentes electromagnéticos, ocurren pérdidas apreciables

ocasionadas principalmente por la disipación que tiene lugar en el proceso de limitación de

la corriente de carga, puesto que se presenta una caída de voltaje entre los extremos del

transformador y por ende una disipación de potencia. Además también existen pérdidas

por la presencia de corriente de Foucault e Histéresis. [11]

Las pérdidas presentadas por la corriente de Foucault e Histéresis no son más que

pérdidas ocasionadas debido al flujo de corriente que circula a través de todo el volumen

de las piezas que componen el balastro provocando que parte de la energía se disipe en

forma de calor.

3.6.2 PARPADEO

Durante el encendido de un sistema con arrancador existe en algunas ocasiones un

parpadeo molesto, el cual empeora con la vida del arrancador. [11]

3.6.3 EFECTO ESTROBOSCÓPICO

Puesto que el balastro opera a baja frecuencia, el ojo humano está experimentando un

apagado y prendido 120 veces por segundo, lo cual tiene consecuencias biológicas tales

como la fatiga. Igualmente, en ambientes industriales donde existen máquinas oscilando a

la frecuencia de la red o múltiplos de la misma, el efecto estroboscópico crea una situación

donde el operario puede pensar que éstas están estáticas, presentando así riesgo de

accidentes. [11]

3.6.4 ESTABILIDAD

Si existen fluctuaciones en la tensión de la red, el balastro simplemente sigue las

fluctuaciones de voltaje de la red, causando así los correspondientes altibajos en la

iluminación y la potencia consumida por el sistema. [11]

3.6.5 TEMPERATURA

Puesto que mucha de la energía absorbida por el balastro durante la limitación se

convierte en calor, la temperatura del balastro durante su operación depende de la calidad

del balastro. [11]

3.6.6 RUIDO

Es la vibración que se produce en las láminas de hierro del núcleo por el campo magnético

y sus variaciones. Debido a la acción de la corriente alterna en el núcleo de hierro, el

balastro para tubos fluorescentes produce normalmente un zumbido. La magnitud de éste

depende del diseño y calidad del balastro. [11]

58

CAPÍTULO 4

BALASTROS ELECTRÓNICOS

El área de iluminación ha tenido un desarrollo sostenido; este desarrollo se ha reflejado en la electrónica de potencia, lo que ha llevado a tener grandes avances en los balastros electrónicos para las lámparas de descarga. [4] 4.1 DEFINICIÓN

El balastro electrónico está basado en una tecnología completamente diferente a la del balastro electromagnético. Enciende y regula las lámparas fluorescentes en altas frecuencias generalmente mayores a 20 KHz, usando componentes electrónicos en lugar del tradicional transformador. [16] Los balastos electrónicos constituyen un sistema de alimentación de alta frecuencia para lámparas fluorescentes, sustituyendo la instalación convencional compuesta de reactancia electromagnética, cebador y condensador para alto factor de potencia. [15] Un aspecto muy importante en la evolución que han tenido los balastros electrónicos dentro de los sistemas de iluminación fluorescente, son las ventajas que presentan con respecto a los balastros electromagnéticos tradicionales, tales como la eliminación del parpadeo de la lámpara en el encendido, el ruido audible, la habilidad para ajustar la salida de luz de la lámpara a casi cualquier nivel cuando es usado un control de intensidad luminosa. [16] Aunque los balastros electromagnéticos presentan gran simplicidad y bajo costo, éstos tienen que trabajar a frecuencias de red lo cual, trae como consecuencia un elevado peso y gran volumen, así como bajo rendimiento. Por ello los balastros electrónicos de alta frecuencia son utilizados hoy en día para la alimentación de lámparas ahorradoras de energía. [16] Un aspecto importante en la construcción de un balastro electrónico es el aumento de la frecuencia de conmutación. Esto trae como consecuencia altas eficiencias de funcionamiento, reducción en el tamaño y peso de los elementos pasivos del circuito, dando lugar a topologías con estructura simple y altas densidades de potencia. Asimismo se incrementa la eficiencia y la vida útil del tubo fluorescente, dando lugar a sistemas de iluminación con mejores prestaciones que contribuyen al ahorro de energía. Ahora bien, las causas que pueden acotar el crecimiento de la frecuencia de conmutación son las pérdidas en conmutación que tienen los elementos semiconductores de potencia (MOSFETS, IGBT, diodos rápidos). [9] 4.2 CARACTERÍSTICAS 4.2.1 FUNCIONAMIENTO EN ALTA FRECUENCIA

La principal característica de los balastos electrónicos es el funcionamiento de las lámparas en alta frecuencia. [15]

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Haciendo trabajar a las lámparas fluorescentes a frecuencias superiores a 20 KHz, el flujo luminoso obtenido, para la misma potencia en lámpara, es hasta un 10% mayor que el obtenido con 50 Hz. [15] Sin embargo, trabajar a frecuencias superiores a 50 KHz no supone una mejora significativa en el aumento de la eficacia luminosa. [15] Gracias a este comportamiento, los balastos de alta frecuencia reducen la corriente en la lámpara, y por tanto la potencia en la misma, para obtener el mismo flujo que con 50 Hz. [15] 4.2.2 ALTO GRADO DE CONFORT Ausencia de efecto estroboscópico Como consecuencia de utilizar corriente alterna en las redes de alimentación, la intensidad de la lámpara pasa por cero dos veces por periodo, disminuyendo su intensidad luminosa casi a cero en esos momentos. Esto ocasiona un parpadeo que aumenta la fatiga visual y produce una sensación de un movimiento menor al real en los cuerpos en rotación. [15] Usando balastros electrónicos la lámpara se alimenta en alta frecuencia, por lo que los instantes de paso por cero de la intensidad son de un valor temporal tan pequeño que son imperceptibles para el ojo humano, corrigiéndose así este molesto y peligroso fenómeno. [15] Sin parpadeos en el arranque El uso de balastros electrónicos elimina el parpadeo característico en el encendido de las lámparas fluorescentes con equipo convencional, proporcionando un encendido más agradable. [15] Ausencia de parpadeos con lámpara agotada Las lámparas fluorescentes, funcionando con equipo convencional, al final de su vida, cuando están agotadas, producen un molesto parpadeo al intentar ser encendidas continuamente por el cebador. [15] Los balastros electrónicos disponen de los dispositivos oportunos que desconectan la lámpara automáticamente cuando la detectan agotada o averiada. [15]

Figura 4.1 Comportamiento del Flujo luminoso a distintas frecuencias de operación.

Figura 4. 1 Comportamiento del Flujo luminoso a distintas frecuencias de operación.

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Estabilización de potencia y flujo luminoso Los balastros electrónicos proporcionan una completa estabilidad de la potencia en lámpara y por tanto del flujo luminoso ante variaciones de la tensión de alimentación, de hasta el ±10% de la tensión nominal de la reactancia, proporcionando un nivel de iluminación constante. [15] Menor depreciación del flujo luminoso Debido a la mayor estabilización de potencia y flujo luminoso que proporcionan los balastros de alta frecuencia, se obtiene una mayor uniformidad en los parámetros eléctricos, y, como consecuencia, un menor deterioro en el flujo de la lámpara con el paso del tiempo. [15] Funcionamiento silencioso Utilizando balastros electrónicos en las luminarias se consigue eliminar el zumbido que se puede producir en algunas situaciones con equipos convencionales debido al campo magnético disperso. [15] 4.2.3 FACTORES ECONÓMICOS Costos de energía Debido a que en alta frecuencia se obtiene un mayor flujo luminoso, es necesaria una menor potencia. Además, los equipos electrónicos, por su propio diseño, poseen menores pérdidas que la reactancia convencional. [15] Sumando las mejoras, se observa que el uso de equipos electrónicos supone un ahorro energético respecto al uso de los electromagnéticos. [15] Los balastros electrónicos desconectan automáticamente las lámparas agotadas con lo que se anula el consumo producido por los continuos intentos de encendido que se produce con equipos convencionales. [15] Debido a las menores pérdidas de los balastros electrónicos, y dado que aquellas se transforman íntegramente en calor, también se obtiene un importante ahorro en los sistemas de refrigeración. [15]

Figura 4.2 Depreciación del flujo luminoso de la lámpara en función del número horas de funcionamiento.

Figura 4. 2 Depreciación del flujo luminoso de la lámpara en función del número horas de funcionamiento.

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Costos de instalación Utilizar balastros electrónicos supone un desembolso inicial algo mayor que con equipos convencionales, sin embargo una valoración global revela la rentabilidad del uso de éstas. [15] El uso de balastros electrónicos proporciona una gran facilidad de instalación en las luminarias. Disminuye el número de componentes a instalar, simplificando en gran medida el montaje de componentes y el cableado. Con esto se consiguen mejoras en tiempo de montaje y de fabricación, así como ventajas logísticas por reducir número, volumen y peso de los componentes necesarios. [15]

Reactancia convencional Balastro electrónico

2 reactancias convencionales 1 balastro electrónico

4 tornillos 2 tornillos

4 portalámparas 4 portalámparas

4 portahilos 4 portahilos

2 cebadores 1 bloque de conexión

2 portacebadores

1 condensador antiparasitario

1 condensador de compensación

1 bloque de conexión

TOTAL 21 componentes TOTAL 12 componentes Tabla 4.1 Comparación de costos de instalación de balastros electromagnéticos y eléctricos.

Tabla 4. 1 Comparación de costos de instalación de balastros electromagnéticos y eléctricos.

Costos de mantenimiento Con balastros electrónicos la lámpara trabaja con menores corrientes en comparación con un equipo electromagnético, lo que permite reducir la temperatura y el desgaste de la lámpara, y se traduce en una mayor duración o vida operativa de la misma. [15] El mantenimiento y por tanto los costos de mano de obra se ven reducidos por la mayor duración de la vida de las lámparas, al no ser necesario reponer cebadores averiados. [15] 4.2.4 RESPETO DEL ENTORNO Mayor eficiencia energética Con los balastros electrónicos, al poseer un mayor rendimiento luminoso y menores pérdidas, se obtiene una mejor eficiencia energética que con reactancias electromagnéticas, alcanzando índices de eficiencia energética IEE=A1, A2 ó A3, según la clasificación de la directiva de eficiencia energética. [15] Bajos calentamientos Gracias a las ventajas comentadas, menor potencia total, se obtienen incrementos de temperatura menores. [15] Disminución de residuos La mayor duración de las lámparas proporciona una notable disminución de lámparas agotadas residuales. [15]

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4.3 COMPONENTES El balastro electrónico se divide en varios circuitos que se representan en un diagrama de bloques como se muestra en la figura 4.3.

4.3.1 FILTRO EMI/RFI El primer bloque corresponde a un filtro pasabajas el cual se encarga de eliminar el ruido de alta frecuencia que el inversor y la lámpara inyectan a la línea de distribución. [4] Consiste en una reactancia conectada en serie con la línea de alimentación y ésta a su vez en paralelo con un condensador, los cuales actúan como filtros de la línea hacia el interior y viceversa, para que no se introduzca ruido del balastro a la línea. [11] El condensador es un filtro de picos de voltaje parásitos producidos por descargas eléctricas, éste toma estos picos y los manda a tierra. [11] Además cuenta con un fusible para protección ante un posible cortocircuito en el interior del balastro. [11] La principal función de los dos elementos anteriores es la de filtrar armónicos los cuales salen del balastro hacia la línea y la de mantener una buena regulación entre las variaciones del voltaje que se presentan en la línea de alimentación. [11] 4.3.2 PUENTE RECTIFICADOR El segundo bloque corresponde a la parte de rectificación para convertirla en Corriente Continua (CC). [4] Consiste en unos diodos conectados como puente rectificador de onda completa, conectados a la salida de éste, se puentean las dos salidas y se toma este punto como línea de referencia para la alimentación del transformador. [11]

Figura 4.3 Diagrama de bloques de un balastro electrónico.

Figura 4. 3 Diagrama de bloques de un balastro electrónico.

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4.3.3 CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA El tercer bloque tiene como función hacer la corrección del factor de potencia forzando a la señal de corriente de alimentación a ir en fase con la señal del voltaje de la línea y de alimentar al inversor con CD. [4] 4.3.4 INVERSOR DE ALTA FRECUENCIA El bloque del inversor de alta frecuencia se encarga de convertir el nivel de CD proporcionado por la etapa anterior en CA de alta frecuencia. La señal que sale de este último bloque es una señal cuadrada. [4] 4.3.5 TANQUE RESONANTE El bloque de tanque resonante recibe la señal cuadrada que sale del inversor de alta frecuencia y es filtrada y acondicionada por él para que se le aplique a la lámpara una señal sinusoidal a la potencia nominal de la lámpara. [4] 4.3.6 CIRCUITO DE CONTROL Finalmente, el bloque del circuito de control se encarga de enviar las señales de mando para los interruptores del corrector de factor de potencia, del inversor de alta frecuencia y, de ser necesario, también para regular la intensidad luminosa ante variaciones de tensión o por envejecimiento de la lámpara. [4] Los bloques más importantes son: el bloque de la etapa correctora del factor de potencia, el inversor de alta frecuencia y el tanque resonante.

4.4 OPERACIÓN O FUNCIONAMIENTO El balastro electrónico se compone, fundamentalmente, de un circuito rectificador diodo de onda completa y un oscilador, encargado de elevar la frecuencia de la corriente de trabajo de la lámpara entre 20 KHz y 60 KHz, aproximadamente, en lugar de los 60 Hz con los que operan los balastros electromagnéticos. [16] Los balastros que funcionan a altas frecuencias son aproximadamente del 10% al 12% más eficientes que los balastros electromagnéticos que operan a 60 Hz. [11] La corriente eléctrica alterna fluye hacia el balastro electrónico, donde un rectificador diodo de onda completa se encarga de convertirla en corriente directa y mejorar, a su vez, el factor de potencia de la lámpara. A continuación el inversor de alta frecuencia o también llamado un circuito oscilador, compuesto fundamentalmente por un circuito transistorizado en función de amplificador de corriente, un transformador (reactancia inductiva) y un capacitor o condensador (reactancia capacitiva), se encarga de originar una corriente alterna con una frecuencia, que llega a alcanzar entre 20 mil y 60 mil ciclos o hertz por segundo. [16] Esta señal de salida del inversor sale en forma de una onda cuadrada simétrica de alta frecuencia. La onda se filtra en su valor fundamental a través de un

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tanque resonante para obtener una onda sinusoidal, además de proporcionar los niveles de voltaje y corriente adecuados para que la lámpara funcione correctamente. [11] La función de la frecuencia tan elevada es la de disminuir el parpadeo que provoca el arco eléctrico que se crea dentro de las lámparas fluorescentes cuando se encuentran encendidas. De esta forma se anula el efecto estroboscópico que normalmente se crea en las antiguas lámparas fluorescentes de tubo recto que funcionan con balastros electromagnéticos. [16]

4.5 CLASIFICACIÓN DE LOS BALASTROS ELECTRONICOS

4.5.1 BALASTOS ELECTRÓNICOS SEGÚN EL SISTEMA DE ENCENDIDO Se considera tiempo de encendido de un balasto, al periodo transcurrido desde que se le suministra tensión al sistema hasta que enciende la lámpara. [15] En función de este periodo de tiempo y el método de encendido utilizado, se pueden clasificar los equipos: [15] 4.5.1.1 Encendido instantáneo Se denomina encendido instantáneo a aquel que se produce en la lámpara sin un precalentamiento previo de los cátodos, es decir, con los cátodos de la lámpara fríos. [15] Este encendido se genera por aplicación de una alta tensión entre los extremos de la lámpara tal que se alcance el punto de encendido o “punto Towsend”. [15] Los balastros de encendido instantáneo están diseñados para operar lámparas SLIM LINE de un alfiler o de dos alfileres. El balastro de encendido instantáneo enciende las lámparas en secuencia una después de otra y cada parte del balastro realiza una función específica. Una vez encendidas las lámparas una parte del balastro deja de operar. [13] Esta forma de operar exige que cuando una lámpara se funda deba ser remplazada de inmediato pues de otra manera el balastro puede dañarse, además que al estar operando

Figura 4.4 Diagrama eléctrico de un balastro electrónico.

Figura 4. 4 Diagrama eléctrico de un balastro electrónico.

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en esas condiciones la o las lámparas restantes bajarán su brillantez. Están diseñadas para operar entre 10° y 40°C. Si se requiere utilizar iluminación menor temperatura se requiere balastros especiales, que aun cuando enciendan las lámparas no se garantizará la brillantez plena de éstas. Cuando se utilicen a mayor temperatura la degradación que ocurrirá en los componentes del balastro reducirá la vida útil del balastro. [13] Las lámparas sometidas a este tipo de encendido sufren un deterioro apreciable de sus cátodos, por lo que los balastos que utilizan este sistema de encendido instantáneo sólo son utilizables en instalaciones donde el número de encendidos sea menor de dos o tres al día. [15] 4.5.1.2 Encendido con precalentamiento de cátodos Este sistema, también llamado encendido con precaldeo o arranque en caliente, consiste en calentar los cátodos de la lámpara por el paso a través de ellos, de una corriente inicial previa al encendido. [15] Con ello se reduce el punto de encendido o “punto Towsend” y se origina un encendido suave, no instantáneo, pero de una corta duración de entre 1 ó 2 segundos. [15] De este modo el deterioro de los cátodos no es tan severo como el generado por encendidos instantáneos, lo que permite a las reactancias con precaldeo ser utilizadas en instalaciones con cierto número de encendidos al día. [15] Los balastos electrónicos que poseen encendido con precalentamiento, alargan la vida de la lámpara y permiten numerosos encendidos de las lámparas. [15] El encendido con precalentamiento de cátodos se puede dividir en Encendido rápido y Encendido normal (con arrancador). 4.5.1.3 Encendido rápido Cuando se usa un balastro de encendido rápido con lámparas de encendido rápido se tiene un encendido suave y virtualmente instantáneo, ya que en aproximadamente 2 segundos se tiene las lámparas operando a su plena brillantez. [13] El balastro tiene interconstruidos unos devanados que alimentan los cátodos que éstos al calentarse, emitan un flujo de electrones, preparando la lámpara para encender. La tensión de encendido proporcionada por el balastro establece un arco a través de la lámpara haciendo que ésta encienda. Debido a que los cátodos de las lámparas de encendido rápido están permanentemente calentados, se requiere un voltaje de encendido menor que las lámparas de encendido instantáneo. [13] Los balastros para lámparas de encendido rápido están diseñados para operar a temperaturas ambiente comprendidas entre 10° y 40°C. Cuando se requiera iluminar a una temperatura menor de 10°C, se requiere el uso de balastros especiales, sin embargo aun cuando se logre el encendido correcto a bajas temperaturas no se garantiza la plena

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brillantez. Por otro lado si requiere iluminar a más de 40°C la vida del balastro se acortará irremediablemente. [13] Todas las lámparas de encendido rápido deben montarse a una distancia no mayor a 12.5 mm para lámparas de 430 mA. y no mayor de 25 mm en las de 800 y 1500 mA. Un reflector metálico conectado a tierra que este a todo lo largo de la lámpara. El balastro debe ser montado sobre el gabinete sin usar materiales aislantes y hacer una conexión eléctrica entre la caja del balastro y el reflector metálico. [13] 4.5.1.4 Encendido rápido programado Este tipo de arranque es exclusivo de balastros electrónicos. Es ideal para utilizar detectores de presencia sin sacrificar la vida de las lámparas. Entre sus aplicaciones se encuentran:

Balastros para lámparas fluorescentes compactas.

Balastros para lámparas T8 lineales.

Balastros para lámparas T8 en U, etc.

Balastros para lámparas T5 lineales. 4.5.1.5 Encendido normal (con arrancador) Al encender el balastro se activa el cartucho arrancador, pasando a la lámpara una corriente superior a su corriente de operación normal, con lo que se calientan los cátodos. Después de algunos segundos el cartucho arrancador se abre y genera un pico de tensión que inicia el arco eléctrico entre los cátodos que ya están calientes y listos para operar iniciando el encendido de la lámpara. [13] Si el cartucho arrancador no abre la lámpara se quedará en situación de precalentamiento viéndose brillante solo en los extremos con el consiguiente daño a la lámpara por lo cual deberá cambiarse inmediatamente el cartucho arrancador. [13] 4.5.2 LÁMPARAS EN SERIE O EN PARALELO Existen modelos de balastros electrónicos para el funcionamiento de dos o más lámparas. La etapa de salida puede estar diseñada para hacer funcionar a las mismas en serie o en paralelo. [15] El funcionamiento de las lámparas en paralelo permite que en caso de avería o agotamiento de alguna de las ellas, las demás continúen funcionando correctamente, manteniendo un nivel de iluminación aceptable hasta que se sustituya la lámpara agotada. [15] 4.5.3 BALASTROS SEGÚN SU GRADO DE PROTECCIÓN Dependiendo de las características de la instalación de los balastros electrónicos, éstos pueden clasificarse como “a incorporar” o “independientes”. [15]

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4.5.3.1 Balastros “a incorporar” Balastros diseñados para funcionar incorporadas en luminarias, cajas o envolventes que las protejan de los contactos directos y del medio ambiente. [15] 4.5.3.2 Balastos “independientes” Balastros que pueden montarse separadamente en el exterior de una luminaria y sin envolvente adicional. Se fabrican con diversos grados de protección. [15] Para poder usar balastros electrónicos normales en instalaciones o rótulos a la intemperie, se debe asegurar que el grado de protección del rótulo sea el adecuado y que no se sobrepasa la temperatura en el punto TC (temperatura de calor máxima según el fabricante). [15] 4.5.4 REACTANCIAS EN FUNCIÓN DEL TIPO DE LÁMPARA Los principales tipos de balastros electrónicos son los expuestos a continuación: [15]

Balastros para lámparas lineales T8 y compactas largas TC-L.

Balastros para lámparas compactas TC-S, TC-DE, TC-TE.

Balastros para lámparas lineales T5 / HE.

Balastros para lámparas lineales T5 / HO. 4.5.5 BALASTROS ELECTRÓNICOS REGULABLES Las balastros electrónicos permiten regular el flujo luminoso de las lámparas fluorescentes del 1 al 100%, con la consecuente reducción de consumo y obteniéndose un nivel de iluminación acorde con las necesidades reales de cada instalación y en cada momento. [15] Dependiendo del sistema empleado para la regulación podemos distinguir entre regulación analógica y regulación digital. [15] 4.5.5.1 Regulación analógica Nos permite el control del flujo luminoso entre el 1 y el 100% mediante una línea de control de tensión continua de 1 a 10V. [15] Deberemos disponer de balastros electrónicos regulables para esta opción, además de los accesorios precisos para cada instalación. [15] Los accesorios básicos son el potenciómetro, para controlar manualmente la señal de regulación del balastro, el amplificador para amplificar la señal del potenciómetro en el caso de regular grupos de balastros o la fotocélula para controlar automáticamente el nivel deseado. [15]

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Un potenciómetro regula un número reducido de balastros, normalmente entre 1 y 8. Cuando se requiere controlar mayor número de balastros debe utilizarse un amplificador. [15] La fotocelda permite la memorización de un nivel requerido de iluminación. En función de la luz recogida por el sensor, aquella genera la señal de tensión hacia el amplificador. [15] Con este sistema de regulación: [15]

El balastro lee e interpreta una señal de 1 a 10v. de tensión continua.

La lámpara emitirá luz proporcionalmente al valor de esta tensión, entre el 1 y el 100% de flujo.

Hay que tener en cuenta que los conductores de mando están polarizados (no son intercambiables), y que existe la posibilidad de pérdidas en la señal de tensión de mando, debido a la longitud de los conductores o interferencias. [15] 4.5.5.2 Regulación digital Nos permite el control del flujo luminoso entre el 1 y el 100% mediante una línea de control con transmisión de señales digitales. [15] Deberemos disponer de balastros electrónicos regulables para esta opción, además de los accesorios precisos para cada instalación. [15] El protocolo de comunicación más extendido por los principales fabricantes es el sistema denominado DALÍ (Digital Addressable Lighting Interface). [15] DALI es un protocolo de comunicación digital pensado para sistemas de control de iluminación que permite realizar el encendido, apagado y la regulación fina de luminosidad de una lámpara para iluminación o bien de un dispositivo LED. El mecanismo de transmisión DALI permite comunicar el dispositivo SLaM (SLAM es un acrónimo de Software, Languages, Analysis, and Modeling.) con un balastro o un driver LED de forma estándar. [17] Los accesorios básicos son la central de control, los pulsadores y/o el mando a distancia. La central de control recoge las distintas escenas o memorizaciones de los niveles de iluminación que queremos preestablecer. Los pulsadores nos permiten la aplicación del nivel de luz programado a las pantallas con las que están conectados. El mando a distancia permite la regulación por un emisor de infrarrojos, detectado por un sensor en la misma pantalla o luminaria. [15] Con este sistema de regulación: [15]

El balastro lee e interpreta órdenes de un equipo de control que transmite señales digitales por medio de la línea de control.

La lámpara emitirá luz proporcionalmente a la señal recibida, desde 1 al 100% del flujo.

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En este caso, los conductores de mando no están polarizados (son intercambiables) y pueden retornar señales sobre el estado del reactancia. Además, no existen pérdidas en la señal de regulación, todos los balastros reciben la señal simultáneamente, y existe posibilidad de controlar cada uno de ellas individualmente. [15] 4.5.6 Balastos electrónicos alimentados en corriente continúa Los balastos electrónicos con alimentación en corriente continua son utilizados en aplicaciones muy específicas entre las que se encuentran: [15]

Iluminación de emergencia siendo alimentadas por baterías en caso de fallo de la red.

Vehículos de transporte público como trenes, barcos, tranvías, autobuses, etc.

Objetos de uso doméstico como iluminación para camping.

4.6 INVERSOR RESONANTE

Para alimentar una lámpara fluorescente por medio de un balastro electrónico se emplea un inversor resonante (figura 4.5), el cual está formado por un inversor de alta frecuencia y un tanque resonante. En general un inversor se conoce como un convertidor de CD a CA, es decir que la función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada CD a un voltaje simétrico de salida de CA, con la magnitud y frecuencia deseada. [1]

El inversor tiene conectado un tanque resonante, el cual proporciona los niveles de voltaje y corriente adecuados para que la lámpara funcione correctamente. Las altas frecuencias de funcionamiento generan pérdidas de conmutación en los dispositivos de potencia. [1] En general las pérdidas que se generan en los dispositivos semiconductores de potencia dependen del tipo de conmutación: [1]

Conmutación dura: en este tipo de conmutación se presenta al mismo tiempo un traslape de corriente y voltaje durante los transitorios de encendido y apagado. Por lo tanto, la conmutación dura de un dispositivo semiconductor de potencia se puede presentar tanto en la fase de encendido, como en la fase de apagado.

Conmutación suave: este tipo de conmutación se divide en conmutación a voltaje cero y conmutación a corriente cero. Con la conmutación a voltaje cero se pretende que los dispositivos semiconductores de potencia (DSEP) se enciendan ante condiciones de voltaje cero (CVC), es decir que el voltaje sea cero justamente antes

Figura 4.5 Etapas de un inversor resonante.

Figura 4. 5 Etapas de un inversor resonante.

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del encendido del dispositivo, también se reducen las pérdidas en el apagado gracias a la suave caída del voltaje. Por su parte la conmutación a corriente cero (CCC) no genera pérdidas en el apagado, forzando a que la corriente en el interruptor sea cero antes de que el voltaje empiece a subir. Con estas condiciones se reducen significativamente las pérdidas por conmutación en los dispositivos de potencia.

En la figura 4.6 se muestra un comparativo entre las pérdidas que se generan con la conmutación suave y dura. Con esta última conmutación se genera mayor cantidad de pérdidas, mientras que con la conmutación suave se reducen significativamente. [1] Existen varios tipos de inversores y circuitos tanque resonante que se emplean de acuerdo a las necesidades a utilizar. [1]

4.6.1 INVERSORES DE ALTA FRECUENCIA Las topologías inversoras utilizadas en balastros electrónicos para lámparas de descarga pueden dividirse en dos grandes grupos: alimentadas en tensión y alimentadas en corriente. El análisis de las topologías alimentadas en corriente es más complejo que las alimentadas en tensión, pero en casi todas ellas es posible conseguir que las conmutaciones sean con pérdidas nulas. Además, necesitan de una bobina extra que alimente en corriente a la topología y generalmente los esfuerzos de voltaje y corriente en los interruptores son mayores. Por otro lado, el análisis de las topologías alimentadas en tensión es más sencillo y la mayoría de las topologías que se utilizan en balastros electrónicos aplican una señal cuadrada unipolar o bipolar a un tanque resonante, el cual ésta sintonizado a una frecuencia muy cercana a la de conmutación, de tal manera que en la lámpara aparece sólo la fundamental de la señal cuadrada aplicada a la lámpara. En consecuencia, y desde el punto de vista de manejo de la lámpara, la principal diferencia que hay entre todas las topologías alimentadas en tensión, consiste en la magnitud de la fundamental aplicada al tanque resonante. [3] 4.6.1.1 Topologías básicas de inversores

Los criterios empleados para la clasificación de los inversores, utilizados en los balastros electrónicos para encender las lámparas de descarga dependen de tres factores principalmente: [9]

Figura 4.6 Comparativo de las pérdidas generadas por la conmutación dura y suave.

Figura 4. 6 Comparativo de las pérdidas generadas por la conmutación dura y suave.

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Señal de entrada: en función de las características de la señal de entrada los inversores se clasifican en: alimentados en voltaje o alimentados en corriente. Si la fuente de entrada tiene un comportamiento equivalente al de una fuente de voltaje ideal se dice que el inversor está alimentado en voltaje. En cambio si la fuente de entrada se puede aproximar mediante una fuente de corriente se dice que el inversor está alimentado en corriente. Las características eléctricas y la configuración entre estos dos tipos de inversores varían notablemente.

Señal de salida: pueden ser monofásicos o trifásicos. En general la clase de inversores utilizados en balastros electrónicos son monofásicos y la señal que se le aplica a la lámpara debe ser alterna y periódica. La topología del inversor depende de las dos clasificaciones anteriores.

Potencia en la carga: Push-Pull, Medio puente, Puente completo, Amplificador Clase D y Amplificador clase E.

La mayoría de los balastros electrónicos emplean un inversor resonante, el cual puede estar conformado por las siguientes topologías: [2]

Amplificador clase D.

Inversor medio puente.

Puente completo.

Push-Pull.

Amplificador clase E. Las cinco topologías mencionadas pueden emplearse para la implementación de balastros electrónicos, sin embargo, la aplicación de las mismas depende de las necesidades que se requieran. [2] Los amplificadores clase D (ACD) y E (ACE) suelen ser a menudo del tipo auto-oscilante; la cual permite operar a frecuencias altas y además de minimizar el costo, ya que no es necesario el conjunto oscilador-impulsor. [4] 4.6.1.1.1 Topologías alimentadas en tensión 4.6.1.1.1.1 Amplificador clase “D”

El amplificador clase D es una topología alimentada en tensión (figura 4.7). La señal que se aplica al tanque resonante es una señal cuadrada unipolar, por lo que tiene una componente de CD que se elimina por medio de un capacitor colocado en serie con el tanque resonante. La componente fundamental de esta señal está dada por la siguiente ecuación: [4]

……………… Ec. (4.1)

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Figura 4.7 (a) Configuración de un ACD.

(b) Forma de onda aplicada al tanque resonante.

Figura 4. 7 (a) Configuración de un ACD. (b) Forma de onda aplicada al tanque resonante.

El tanque resonante del amplificador clase D permite la conmutación suave, y no la propia topología. Con esta condición de conmutación se logra que los dispositivos semiconductores operen en muy alta frecuencia. [4] Muchas aplicaciones requieren del control de intensidad luminosa (CIL). El método usual para realizar CIL en lámparas fluorescentes, se realiza variando la frecuencia del inversor. Al contrario de los inversores auto-oscilantes, la frecuencia del inversor complementario se controla fácilmente. El CIL puede realizarse colocando una resistencia (Rd) en paralelo con Lg, para incrementar la frecuencia y disminuir la potencia. Otra forma es controlando el tiempo de encendido de la lámpara, a través de la variación de la señal de control de la compuerta. Esta técnica (FSK) evita que el núcleo de inducción se sobrecaliente mientras mantiene el sistema con alta eficiencia sobre un amplio rango de intensidad luminosa. [4] 4.6.1.1.1.2 Inversor medio puente El inversor medio puente al igual que el ACD es una topología alimentada en tensión. La señal que se aplica al tanque resonante es bipolar por lo que no se tiene componente alguna de CD. Para este inversor, la componente fundamental es el doble que la del ACD, pero como la alimentación del medio puente se divide en dos por los capacitores de la entrada, la ecuación de la fundamental es igual que para el ACD dada en (Ec. 4.1). Esta topología tiene la desventaja de necesitar dos capacitores de filtrado, contrario a las otras topologías que solo necesitan uno. [4] Su configuración se compone de dos fuentes de igual magnitud en serie o una fuente con un divisor capacitivo como el mostrado en la Figura 4.8 para obtener dos fuentes en serie, también se utilizan dos interruptores. El modo de funcionamiento consiste en hacer conmutar los interruptores S1 y S2 con señales de control complementarias de forma que cada uno esté cerrado la mitad de un período. De este modo se obtiene una onda cuadrada de salida de amplitud VD/2 y sin componente de continua como se muestra en

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la Figura 4.9. Para conseguir aislamiento entre la entrada y la salida en un inversor en medio puente se acopla la carga a través de un tanque resonante. [9] Las características de un inversor en medio puente se presentan en los siguientes puntos: [9]

La señal de salida es una señal cuadrada, por lo que el contenido armónico es muy elevado y el filtrado es complejo.

La amplitud de salida en un medio puente se obtiene una onda cuadrada cuya amplitud es igual al voltaje de alimentación. El único procedimiento para variar la amplitud de salida es mediante un convertidor previo que permita modificar el voltaje de entrada al inversor.

La frecuencia de salida en un inversor en medio puente la frecuencia de salida es igual a la de conmutación de los interruptores.

Figura 4.8 Circuito esquemático de un inversor Medio Puente.

Figura 4. 8 Circuito esquemático de un inversor Medio Puente.

Figura 4.9 Diagrama en tiempo: (a) Señales complementarias, (b) Señal de salida.

Figura 4. 9 Diagrama en tiempo: (a) Señales complementarias, (b) Señal de salida.

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El voltaje que soportan los interruptores es el doble de la amplitud de la señal cuadrada de salida.

Esta topología presenta las siguientes desventajas:

Necesita de dos capacitores de filtrado

Uno de sus interruptores no está aterrizado.

Utiliza dos interruptores de potencia. 4.6.1.1.1.3 Inversor de puente completo El inversor puente completo, al igual que todos los inversores anteriores, es una topología alimentada en tensión como se muestra en la figura 4.10 y posee cuatro interruptores, este tipo de inversor se emplea para potencias mayores, se hace conmutar alternativamente los interruptores de cada diagonal. Es decir, la mitad de un periodo permanecen cerrados S1 y S4 y la otra mitad S2 y S3 permanecen cerrados. De esta forma se obtiene una señal de salida cuadrada de amplitud E, tal como se muestra en la figura 4.11. La principal diferencia respecto al medio puente es que, a igual esfuerzo de tensión en los semiconductores, se obtiene el doble de amplitud de la tensión de salida por lo que se duplica la capacidad de manejar potencia. [1]

Figura 4.10 Circuito esquemático de un inversor puente completo.

Figura 4. 10 Circuito esquemático de un inversor puente completo.

Figura 4.11 Diagrama en tiempo: Señales complementarias y señal de salida.

Figura 4. 11 Diagrama en tiempo: Señales complementarias y señal de salida.

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4.6.1.1.1.4 Inversor Push-Pull El inversor Push-Pull en una topología alimentada en tensión como se muestra en la figura 4.12, que emplea dos interruptores y un transformador que tiene una relación unitaria. Estos interruptores se hacen conmutar empleando señales de compuerta complementarias. De este modo, con S1 cerrado, se aplica una tensión en el semidevanado inferior del primario del transformador que induce una tensión de salida positiva VAB. Cuando se abre S1 y se cierra S2 la situación se invierte, quedando aplicada tensión en el semidevanado superior que induce una tensión de salida negativa. Mientras S2 permanece cerrada el transistor S1 soporta el doble de la tensión de entrada E debido a que se suman las tensiones de los dos semidevanados de primario. [1] De esta forma se obtiene una señal de salida cuadrada de amplitud Vs, tal como se muestra en la figura 4.13.

Figura 4.12 Circuito inversor Push-Pull.

Figura 4. 12 Circuito inversor Push-Pull.

Figura 4.13 Diagrama en tiempo: (a) Señales complementarias. (b) Señal de salida.

Figura 4. 13 Diagrama en tiempo: (a) Señales complementarias. (b) Señal de salida.

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Las características de un inversor en Push-Pull se pueden resumir en los siguientes puntos: [1]

La señal de salida: la señal de salida de un inversor Push-Pull es una señal cuadrada.

La amplitud de salida no es controlable: la tensión de salida es proporcional a la tensión de alimentación.

Frecuencia de salida variable.

La tensión máxima que soportan los interruptores es el doble de la tensión de alimentación.

Las señales de compuerta de ambos interruptores están referenciadas a un mismo punto. Esta característica simplifica la implementación del circuito de oscilador.

La señal que se le aplica al tanque resonante es una señal bipolar, y el voltaje máximo aplicado a la carga es igual al de la entrada, la ventaja que presenta es que los dos interruptores están aterrizados y en este caso que el transformador tenga una relación unitaria. El transformador sirve como acoplamiento y permite regular el voltaje que se le aplica a la lámpara. [1] 4.6.1.1.2 Topologías inversoras fuente de corriente Todas las topologías presentadas previamente pueden ser alimentadas en corriente, solo es necesario agregarles una inductancia entre el capacitor de filtrado y el inversor de alta frecuencia. Esta característica representa una desventaja pues involucra agregar un elemento extra, el cual por ser una inductancia es costoso y voluminoso. Sin embargo, además de estas topologías, existen otras que han sido reportadas en la literatura como balastro electrónico. Entre las más representativas se tienen las siguientes: [3] 1. Inversor Push-Pull alimentado en corriente con resonancia en paralelo. 2. Amplificadores clase E. Estas topologías tienen como característica común el hecho de poder operar a frecuencias muy elevadas (del rango de MHz), esto se debe a que las conmutaciones en el interruptor pueden ser realizadas a corriente o voltaje cero. La consecuencia de operar en alta frecuencia es una mayor densidad de potencia del balastro electrónico. [3] 4.6.1.1.2.1 Inversor Push-Pull alimentado en corriente Esta topología fue presentada por Yaakov. En la Figura 4.14 se muestra un diagrama representativo de esta topología. Con esta topología Yaakov consigue conmutaciones a voltaje cero en los interruptores con un control muy sencillo, por lo que es posible trabajar a frecuencias mayores de 100 KHz. Sin embargo, el esfuerzo de voltaje en los interruptores es muy elevado. Además, con esta topología el inductor del tanque resonante puede ser la inductancia de dispersión del transformador. [3]

Figura 4.14 Diagrama representativo de Inversor push pull alimentado en corriente.

Figura 4. 14 Diagrama representativo de Inversor push pull alimentado en corriente.

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4.6.1.1.2.2 Amplificador clase E Los amplificadores clase E son topologías inversoras que presentan numerosas ventajas, como el hecho de que utilizan un solo interruptor, además de que pueden realizar las conmutaciones a corriente o tensión cero que son inherentes a la topología. Son muy eficientes, lo que permite trabajar a frecuencias muy elevadas. Trabajan como una fuente de corriente y, la salida del interruptor es una fuente sinusoidal. No obstante, la principal desventaja que presentan son los esfuerzos de corriente y voltaje elevados, en el único interruptor siendo una limitante en cuanto a la potencia que pueden manejar, ésta es de 500 W aproximadamente. Su circuito básico consta de un dispositivo semiconductor de potencia funcionando como interruptor (abierto-cerrado), un capacitor CS, un inductor en serie con la fuente de voltaje y un circuito LC serie como se observa en la figura 4.15. Idealmente el ACE no tiene pérdidas de potencia, sin embargo presenta pérdidas debido a la conmutación del dispositivo, en los elementos reactivos y en el circuito oscilador-impulsor. El funcionamiento del circuito lo determina la señal de compuerta aplicada al dispositivo de potencia, el ciclo de trabajo debe ser del 50% para desarrollar la máxima potencia de salida, idealmente no existe traslape en las formas de onda de corriente y voltaje por lo que la potencia en el interruptor es cero, sin embargo en la práctica el interruptor tiene una resistencia de encendido finita y las transiciones de encendido y apagado no son despreciables por lo que reduce la eficiencia máxima, además de una capacitancia parásita que limita la frecuencia de operación. [1]

Figura 4.15 Circuito esquemático de un inversor clase E.

Figura 4. 15 Circuito esquemático de un inversor clase E.

Figura 4.16 Señales típicas de voltaje y corriente.

Figura 4. 16 Señales típicas de voltaje y corriente.

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Las características de un ACECVC se presentan en los siguientes puntos: [1]

Estructura sencilla.

Eficiencia teórica del 100%

Conmutaciones a voltaje cero.

Altas frecuencia de funcionamiento.

La salida sinusoidal. Las principales desventajas que presentan son: los esfuerzos de voltaje y corriente en el interruptor y que trabaja a potencias bajas y medias. En la figura 4.16 se muestran las señales típicas de voltaje y corriente de este tipo de inversor en conmutación óptima y sub-óptima. La diferencia radica en que durante la conmutación sub-óptima se activa el diodo interno del dispositivo de potencia. [1] Esta topología resulta ser muy interesante pues combina sencillez con alta eficiencia y alta densidad de potencia. Además, esta topología presenta características muy interesantes para corregir el factor de potencia. [3] 4.6.2 TANQUE RESONANTE Como ya se mencionó, la mayoría de los balastros electrónicos utilizan un tanque resonante para encender y estabilizar la descarga en una lámpara. El tanque resonante es una combinación de elementos R, L y C, su función es proporcionar los niveles de voltaje y corriente adecuados para que la lámpara funcione correctamente, el cual trabajará a una frecuencia de resonancia o cercana a ella. Existe una gran variedad de combinaciones de los elementos del tanque resonante. La selección de los arreglos más apropiados para la aplicación en balastros para lámparas fluorescentes se centraliza en la combinación y disposición de los elementos C y L. Cabe resaltar que la impedancia que presenta un tanque resonante depende de la frecuencia a la cual trabaja y de su configuración, a continuación se muestran las estructuras básicas de un tanque resonante serie y paralelo. En la figura 4.17 se muestra un tanque resonante serie, dado que la inductancia es directamente proporcional a la frecuencia y la capacitancia es inversamente proporcional a la misma, al aumentar la frecuencia el inductor aumenta y el capacitor disminuye. Sin embargo, existe cierta frecuencia en donde los valores de las reactancias XC y XL son iguales y se anulan por ser complementarias. Por lo cual la impedancia vista por la fuente es el valor de la resistencia y la frecuencia de resonancia está dada por la siguiente ecuación: [1]

El factor de calidad en un circuito RLC serie está dado por la siguiente ecuación:

donde R es la resistencia del tanque resonante

……………… Ec. (4.2)

……………… Ec. (4.3)

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En el caso de un tanque resonante en paralelo como se muestra en la figura 4.18, a esa frecuencia la intensidad que circula por el capacitor es igual a la que circula por la bobina, pero opuesta (desfasada 180º), por lo que ambas se anulan dando la impresión de que la corriente que circula es la que pasa a través de la resistencia. [1] El factor de calidad en un circuito RLC paralelo esta dado por la ecuación:

El tanque resonante es una de las partes más importantes de un balastro, por lo que debe de cumplir ciertos requisitos que se enuncian a continuación: [4] a) Limitar la corriente de descarga en la lámpara fluorescente. Para estabilizar la corriente en el tubo fluorescente se requiere un elemento que esté en serie con éste, el cual puede ser un inductor, un capacitor o un resistor. El resistor se descarta, ya que es un elemento disipativo y poco eficiente. Para lograr un control de la lámpara, se requiere compensar la inestabilidad que ésta presenta, lo que se logra alimentándola con una fuente de corriente colocando un inductor en serie con la lámpara, actuando como una fuente de corriente. Un capacitor no es un elemento adecuado, ya que tiende a representar una fuente de voltaje, lo que no estabilizaría adecuadamente a la lámpara. Por lo tanto, es recomendable tener una inductancia en serie con la lámpara o un arreglo de elementos que tenga un comportamiento inductivo. [4]

Figura 4.17 Circuito esquemático de un tanque resonante LRC serie.

Figura 4. 17 Circuito esquemático de un tanque resonante LRC serie.

Figura 4.18 Circuito esquemático de un tanque resonante LRC paralelo.

Figura 4. 18 Circuito esquemático de un tanque resonante LRC paralelo.

……………… Ec. (4.4)

80

b) Proporcionar el voltaje de encendido adecuado. Para lograr que la lámpara encienda, generalmente se requiere un voltaje de alimentación elevado. Este voltaje alto se puede conseguir con el tanque resonante si se conecta a la lámpara en paralelo con alguno de los elementos del tanque resonante. Cuando el tanque resonante serie está en resonancia, el voltaje de sus elementos es igual en magnitud pero opuesto, por lo que el voltaje del tanque resonante es cero pero el voltaje en sus elementos no. Si la corriente y el factor de calidad son lo suficientemente altos, el voltaje en los elementos también lo será. Como se requiere aplicar un voltaje alto a la lámpara, resulta más conveniente colocar a la lámpara en paralelo con el elemento capacitivo, ya que si se colocara en paralelo con la inductancia podrían aparecer sobretiros en las terminales de la lámpara, lo que provocaría un mayor desgaste de los cátodos. [4] c) Proporcionar una señal simétrica y alterna con bajo factor de cresta. Algunos inversores que proporcionan una señal unipolar al tanque resonante tienen el inconveniente de que el factor de calidad debe de ser muy alto para lograr eliminar la componente de CD proporcionada al tanque. Un factor de calidad muy elevado involucra manejar una cantidad mayor de energía, lo que involucra elementos de mayor valor, mayor volumen y baja eficiencia. En cuanto a la asimetría, resulta más conveniente colocar un capacitor en serie con la lámpara, el cual eliminará la componente de CD de la señal unipolar volviéndola bipolar. En lo concerniente al factor de cresta, se recomienda que la señal aplicada a la lámpara sea sinusoidal, lo que se logra con un factor de calidad con un valor razonablemente alto. [4] d) Costo mínimo. Por razones económicas se recomienda que el tanque resonante tenga el menor número posible de elementos, sobre en cuanto al uso de inductancias, que son los elementos de mayor costo y volumen. [4] Existen muchas combinaciones para obtener un tanque resonante, en la figura 4.19 se muestran algunas de las más comunes e importantes. [4] Factor de calidad del tanque resonante (Q) Uno de los requisitos que debe cumplir un tanque resonante, es filtrar la señal que recibe para que la señal aplicada a la lámpara sea lo más sinusoidal posible. El parámetro que regula esta acción es el factor de calidad Q. Entre mayor sea Q, mayor será la calidad de la señal sinusoidal aplicada a la lámpara. El factor de calidad está dado por la ecuación 4.3: [4]

Figura 4.19 Combinaciones más comunes e importantes de un tanque resonante entre la señal a filtrar y la carga. (a) tanque resonante LCC paralelo, (b) tanque resonante LC paralelo y (c) tanque resonante LCC serie.

Figura 4. 19 Combinaciones más comunes e importantes de un tanque resonante entre la señal a filtrar y la carga. (a) tanque resonante LCC paralelo, (b) tanque resonante LC paralelo y (c) tanque resonante LCC serie.

81

Distorsión armónica total (DAT) La distorsión armónica total, es una medida de la similitud entre la forma de onda y su componente fundamental, se define como: [4]

El análisis del factor de calidad, considera un circuito resonante LC serie con una resistencia de carga y como alimentación una señal cuadrada bipolar. Este análisis se realiza mediante fasores y series de Fourier, considerando solo el estado estable. El análisis toma como parámetro la distorsión armónica total (DAT) de la señal aplicada a la lámpara. La DAT de la señal aplicada a la lámpara en función del factor de calidad es: [4]

A medida que el factor de calidad disminuye, la forma de onda se va distorsionando más, por lo que es aconsejable una Q relativamente alta. [4] Factor de Potencia (FP) El factor de potencia de una carga se define como la relación entre la potencia activa y la potencia aparente consumida por la carga. La potencia activa (P) es la potencia consumida por la carga y la potencia aparente (S) es el producto entre los valores eficaces de la corriente y el voltaje entregados a la carga. En forma de ecuación, [4]

Sustituyendo la definición de P en la ecuación anterior queda:

En donde FD es factor de distorsión, que indica que tan sinusoidal es la señal de corriente. [4] Factor de cresta (FC) El factor de cresta se define como la relación entre el valor pico y el valor eficaz (rms) de la corriente en la lámpara. En balastros electrónicos el FC se puede definir como la relación entre el valor pico de la envolvente moduladora y el valor rms. A mayor FC menor duración

………… Ec. (4.5)

………… Ec. (4.6)

………… Ec. (4.7)

82

de la lámpara. Se recomienda que el FC máximo sea de 1.7 en lámpara de arranque rápido y de 1.85 para lámparas de arranque instantáneo. [4] 4.6.2.1 Combinaciones de los elementos del tanque resonante En la figura 4.20 se muestran las posibles combinaciones que pueden adoptar los elementos del tanque resonante. En esta figura cada cuadro puede ser un elemento inductivo, capacitivo o combinaciones de ambos. [1] En lo que respecta a las lámparas de arranque instantáneo, hay que considerar cual de todas estas combinaciones es la más apropiada para su manejo. [1] 4.6.2.2 Análisis de las distintas combinaciones El arreglo de la figura 4.20(a) cumple con el requisito del inciso (a) ya que la impedancia del tanque resonante puede limitar la corriente de descarga de la lámpara fluorescente. Pero de ninguna manera podrá elevar el voltaje de alimentación del tanque. En consecuencia, el encendido de la lámpara no es posible pues está limitado al voltaje de alimentación. [1] Por otro lado, en el arreglo de la figura 4.20(b) no es posible elevar el voltaje ya que el tanque resonante está en paralelo tanto con la carga como con la fuente de alimentación, por lo que el voltaje que tiene es el mismo, además no proporciona ningún medio para limitar la corriente de descarga. [1] En el arreglo de la figura 4.20(c) es posible limitar la corriente de descarga, sin embargo, durante el encendido la lámpara se comporta como un circuito abierto, el cual impide la circulación de una corriente resonante que proporciona el voltaje de encendido adecuado en la lámpara, lo cual regresa al caso anterior, debido a que la impedancia del tanque resonante que limita la corriente de descarga se encuentra en serie con la carga que en este caso en particular es la lámpara. [1]

Figura 4.20 Posibles combinaciones que pueden tomar los elementos del tanque resonante entre la señal a filtrar y la carga.

Figura 4. 20 Posibles combinaciones que pueden tomar los elementos del tanque resonante entre la señal a filtrar y la carga.

83

En el arreglo de la figura 4.20(d) si se cumplen todos los requisitos. Una de las impedancias limita la corriente de descarga y la otra proporciona el voltaje de encendido, sin embargo, para realizar ambas funciones esta configuración necesita de frecuencias diferentes para cada función. El cual requiere de una frecuencia para el encendido y otra para el estado estable de la lámpara. [1] De la misma manera que el arreglo anterior, el arreglo de la figura 4.20(e) cumple los requisitos fijados por las lámparas fluorescentes de arranque instantáneo. Pero a diferencia del anterior, presenta una impedancia extra en serie con la carga para limitar la corriente de descarga. Esta impedancia extra permite que el cambio de impedancias que se presenta al encender la lámpara no afecte al funcionamiento del tanque resonante. En otras palabras es posible prender y mantener encendida la lámpara con una sola frecuencia de operación. [1] En resumen, los arreglos que resultan más apropiados para el manejo de lámparas fluorescentes son los de la figura 4.20(d) y 4.20(e), siendo este último el más completo. [1] 4.6.2.2.1 Tanque resonante LCC paralelo (LCCP) El tanque resonante LCC paralelo (LCCP) es muy similar al LC paralelo (LCP), que es el tanque más sencillo de los presentados en la figura 4.19, con excepción de que se agrega un capacitor en serie con la bobina resonante. Una de las ventajas que brinda este condensador extra es, que filtra eficazmente la componente de CD de la señal de entrada, sobre todo para las topologías que proporcionan una señal unipolar al tanque resonante. Otra ventaja es que el capacitor extra aumenta las variables de diseño, lo cual permite que la lámpara encienda y a la vez entregue la potencia nominal con una misma frecuencia de conmutación. En el caso específico de los ACE, el tanque LCCP debe de cumplir otra condición adicional que es mantener la conmutación suave en el interruptor. [4] Aunque este tanque tiene buenas prestaciones, también tiene una desventaja. La señal de la fundamental que se aplica al tanque resonante deberá ser mayor o igual al voltaje nominal en terminales de la lámpara y puesto que usualmente el voltaje de las lámparas de descarga es de 100 V, el tanque resonante LCCP no se puede utilizar con una señal de voltaje cuya fundamental sea menor de 100 V. [4] A continuación se presenta un análisis del tanque resonante LCCP para una frecuencia de conmutación única y máxima ganancia de voltaje. [4]

Figura 4.21 (a) Tanque resonante LCCP, (b) circuito serie equivalente y (c) circuito equivalente durante el preencendido.

Figura 4. 21 (a) Tanque resonante LCCP, (b) circuito serie equivalente y (c) circuito equivalente durante el preencendido.

84

El tanque resonante LCCP tiene su equivalente en el tanque resonante serie de la figura 4.21(b). Las ecuaciones que lo relacionan con este circuito son: [4]

La lámpara se modela como una resistencia RL, durante el pre-encendido, la ganancia M del tanque, está dada por:

4.6.2.2.2 Tanque resonante LC paralelo (LCP) El arreglo de la figura 4.22(a) es un tanque resonante LC paralelo (LCP). Este tanque presenta la desventaja que no es posible sintonizarlo para que entregue la potencia nominal a la lámpara y a la vez entregue un voltaje de encendido suficientemente elevado como para encender la lámpara aunque su diseño es más sencillo que los demás arreglos de la figura 4.19. Esto sucede cuando se usa en el ACE, ya que hay una interacción muy fuerte entre sus elementos. La solución para este problema es utilizar dos frecuencias diferentes. Primero se hace el diseño del circuito a la frecuencia de estado estable y una vez que se tienen los valores de los elementos, se modifica la frecuencia durante el encendido, de modo que esta coincida con la frecuencia de resonancias del tanque diseñado. [4] El tanque resonante LCP tiene su equivalencia con el tanque resonante serie. En la figura 4.22 se muestra el circuito del tanque resonante LCP y su circuito serie equivalente. [4]

Figura 4.22 (a) Tanque resonante LCP y (b) circuito serie equivalente y (c) circuito equivalente durante el

preencendido.

Figura 4. 22 (a) Tanque resonante LCP y (b) circuito serie equivalente y (c) circuito equivalente durante el preencendido.

………… Ec. (4.8)

………… Ec. (4.9)

………… Ec. (4.10)

85

Las ecuaciones que relacionan al tanque LCP con su circuito equivalente serie son:

Donde XCRS=0 de la expresión (4.10) para M máxima del tanque LCP se obtiene:

Debe notarse que hay una diferencia cuantitativa debido a la resistencia parásita de CRS en el filtro LCCP, pero las expresiones cualitativas son las mismas. Si consideramos que la resistencia parásita de CRS tiene un efecto despreciable, la ganancia máxima de voltaje aplicado al tanque y el voltaje de encendido aplicado a la lámpara son los mismos para ambos tanques, LCCP y LCP. [4] 4.6.2.2.3 Tanque resonante LCC serie En el tanque resonante LCC serie como el que se muestra en figura 4.19c, a diferencia con el tanque LCCP, el capacitor CRS está colocado en serie con la lámpara y no con la bobina resonante. Tiene las mismas ventajas que el tanque LCCP, pero además, este cambio de posición del capacitor le da más versatilidad al tanque, ya que es posible alimentar al tanque con tensiones bajas. Una desventaja es que no puede usarse en lámparas de arranque rápido, debido a que requiere el precalentamiento de los cátodos y además el cálculo de sus elementos es más complejo y más dependiente del factor de calidad. [4] Al igual que con los otros tanques, el tanque resonante LCC Serie también tiene un circuito serie equivalente que se muestra en la figura 4.23. [4]

Figura 4.23 (a) Tanque resonante LCCS, (b) circuito serie equivalente y (c) circuito equivalente durante el

preencendido.

Figura 4. 23 (a) Tanque resonante LCCS, (b) circuito serie equivalente y (c) circuito equivalente durante el preencendido.

………… Ec. (4.10)

………… Ec. (4.8)

………… Ec. (4.11)

86

Las ecuaciones que relacionan al tanque LCCS con su circuito serie equivalente están dadas por: [4]

El circuito equivalente durante el pre-encendido se muestra en la figura 4.23(c) y la ganancia de voltaje M de éste circuito está dada por:

En resumen, el tanque resonante LCCS tiene las siguientes características: [4]

Puede ser alimentado con tensiones bajas.

Puede encender la lámpara y manejarla con una sola frecuencia.

Permite conmutación suave sin cambios en la frecuencia.

Esfuerzos importantes en el interruptor.

Finalmente, la que puede ser su principal desventaja: Mayor complejidad en su diseño.

A continuación se presenta en la tabla 4.2 un resumen de las ventajas y desventajas que tiene cada uno de los tanques resonantes descritos anteriormente, las cuales son: [4]

TANQUE RESONANTE VENTAJAS DESVENTAJAS

LCC Paralelo Capacitor extra que aumenta la versatilidad.

Mejor filtrado de la componente de CD.

Misma frecuencia de encendido y de conmutación.

No se puede utilizar cuando se alimenta con tensiones bajas (<100 V).

LC Paralelo Diseño sencillo. Frecuencia de encendido y de operación diferentes para un ACE.

LCC Serie Mismas que las del tanque LCC y además:

No presenta limitaciones de baja tensión para su alimentación.

Permite conmutación suave sin cambios en la frecuencia.

No es posible usarlo en lámparas de arranque rápido.

Tabla 4.2 Ventajas y desventajas de los tanques resonantes LCCP, LCP e LCCS.

Tabla 4. 2 Ventajas y desventajas de los tanques resonantes LCCP, LCP e LCCS.

………… Ec. (4.12)

………… Ec. (4.13)

………… Ec. (4.14)

87

4.7 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS BALASTROS ELECTRÓNICOS Dentro de las ventajas que proporcionan los balastros electrónicos se encuentran las siguientes:

Bajos costos de mantenimiento, pues su vida es de 60,000 a 90,000 horas aproximadamente.

Ideales cuando el objetivo principal es ahorrar energía.

Para utilizar con tubos fluorescentes T8, garantizan un nivel de iluminación eficiente adecuado para cada área donde se aplique.

Mejora el bienestar, pues las altas frecuencias de operación eliminan completamente el efecto estroboscópico.

Un balastro es una interface entre la lámpara y la red eléctrica, las dos formas de alimentarse por medio de la red son: inductores (electromagnéticos) y puentes rectificadores (electrónicos). Éstos últimos generan efectos no deseados a la forma de onda de la corriente de entrada provocando su distorsión y generando armónicos. La manera más extendida de cuantificar los efectos negativos de este tipo de interface, sobre la red eléctrica son dos parámetros: [2]

Factor de potencia.

Distorsión armónica total.

Ruido electromagnético.

4.7.1 FACTOR DE POTENCIA El factor de potencia es un parámetro regulado que permite conocer la relación que existe entre la potencia reactiva desarrollada por la carga respecto a la potencia real consumida por la misma; en consecuencia se pretende que la potencia proporcionada por el proveedor de la energía eléctrica, potencia aparente S, sea utilizada para evitar riesgos de potencia hacia la fuente, debido al efecto reactivo de las cargas. Dicha relación por norma, debe de ser mayor de 0.9 y menor a 1.0, que corresponde a un ángulo de desfasamiento,

entre la corriente y la tensión, de y es igual al coseno de del triangulo de potencias, de la figura 4.24. [16]

Figura 4.24 Representación grafica del triangulo de potencias.

Figura 4. 24 Representación grafica del triangulo de potencias.

88

El factor de potencia (FP) se define como el cociente entre la potencia media de un período y el producto de los valores eficaces de la tensión y de la corriente. El factor de potencia FP se expresa como: [2]

La fórmula anterior para el FP describe el efecto combinado de la potencia reactiva que proviene del desplazamiento existente entre la corriente y la tensión de entrada, en otras palabras cuando estas ondas no están en la misma fase. La potencia reactiva es energía desaprovechada, ya que no realiza ningún trabajo útil siendo además perjudicial a la red eléctrica. En la figura 4.25 se puede apreciar la potencia reactiva. [2] Un factor de potencia elevado implica que la mayor parte de la energía que recibe el dispositivo eléctrico es aprovechada correctamente para efectuar su función. Los balastros electrónicos, se alimentan de una señal de CD, la cual es proporcionada por medio de un puente rectificador de onda completa y un capacitor como filtro de entrada. Esta estructura presenta varias ventajas como son sencillez, robustez y un bajo costo. Sin embargo, un gran inconveniente de esta estructura es su bajo factor de potencia y una alta distorsión armónica. Esto es a causa del capacitor, el cual sólo demanda corriente cuando el voltaje de línea rectificado es mayor que el voltaje presente entre sus terminales. Esta condición se cumple solo en periodos muy cortos cercanos al valor pico de la tensión alterna como se muestra en la figura 4.26. [2]

Figura 4.25 Potencia reactiva.

Figura 4. 25 Potencia reactiva.

Figura 4.26 Formas de onda de un puente rectificador.

Figura 4. 26 Formas de onda de un puente rectificador.

………… Ec. (4.14)

89

Las formas de onda de la corriente de línea son pulsos de corriente de corta duración y de gran amplitud, resultando un FP bastante pobre entre 0.5-0.7 y una DAT superior al 100%. El efecto provocado por un bajo factor de potencia es un mal aprovechamiento de la energía eléctrica, lo cual ocasiona pérdidas en el sistema de distribución. Lo anterior implica un incremento en los costos en la generación de la energía eléctrica, así como sobrecalentamiento en transformadores y generadores aumentando a la vez el ruido de radiofrecuencia en la línea. [2] Cuando un sistema de cargas monofásicas originan desfasamientos, entre las señales de

corriente y tensión, mayores a , dan lugar a un FP menor a 0.9 existiendo un exceso de potencia reactiva y un exceso de potencia o energía transferida de la carga hacia la fuente, con las consecuencias que ello implica a la compañía suministradora. [16] En México de acuerdo a la ley del Diario Oficial de la Federación del día 10 de noviembre de 1991, se establece que cuando se tenga un FP inferior a 0.9, la compañía suministradora de energía, Comisión Federal de Electricidad, tiene derecho a cobrar al usuario una compensación tipificada como penalización o cargo por la cantidad que resulte de aplicar al monto de la facturación el porcentaje de recargo que resulte de la siguiente ecuación: [16]

Asimismo, cuando el FP sea mayor a 0.9, la compañía suministradora tendrá la obligación de bonificar al usuario el porcentaje del total de la facturación determinado por la siguiente ecuación: [16]

4.7.2 DEFINICIÓN DE ARMÓNICAS Este concepto proviene del teorema de Fourier y define que bajo ciertas condiciones analíticas, una función periódica puede considerarse integrada por una suma de funciones senoidales, incluyendo un término constante en caso de asimetría respecto al eje de las abscisas, siendo la primera armónica, denominada también señal fundamental, del mismo periodo y frecuencia que la función original y el resto serán funciones senoidales cuyas frecuencias son múltiplos de la fundamental. Estas componentes son denominadas armónicas de la función periódica fundamental. [16] Las ondas simétricas contienen únicamente armónicas impares, mientras que para ondas asimétricas existirán tanto armónicas pares como impares. [16] 4.7.2.1 Distorsión armónica

En un sistema de potencia eléctrica, los aparatos que se conectan a él, están diseñados para operar a 60 Hz (algunos países del Continente Americano), con una tensión y

…… Ec. (4.15)

…… Ec. (4.16)

90

corriente senoidal. Por diferentes razones, se puede presentar un flujo eléctrico a otras frecuencias sobre algunas partes del sistema de potencia o dentro de la instalación del usuario. La forma de onda existente está compuesta por un número de ondas senoidales de diferentes frecuencias, incluyendo una referida a la frecuencia fundamental. En la figura 4.27 se observa la onda resultante de la suma de la 3ª armónica con la fundamental. [16]

Los armónicos se definen habitualmente con los dos datos más importantes que les caracterizan, que son: [16]

Su amplitud: hace referencia al valor de la tensión o intensidad del armónico.

Su orden: hace referencia al valor de su frecuencia referido a la fundamental. El porciento de armónico y la distorsión armónica total cuantifican la perturbación armónica que puede existir en una red de suministro eléctrico. [16] La tasa de armónicos o porciento de armónicos, expresa l magnitud de cada armónico con respecto a la fundamental. [16]

+ Onda fundamental de 60 Hz Onda de la 3ª armónica de 180 Hz

Onda resultante

Figura 4.27 Onda resultante de la suma de la 3ª armónica con la fundamental.

Figura 4. 27 Onda resultante de la suma de la 3ª armónica con la fundamental.

91

La distorsión armónica total se define como el cociente entre el valor eficaz de la onda formada por el conjunto de armónicos , y el valor eficaz de la

componente fundamental de la corriente. La distorsión armónica total DAT puede expresarse como: [2]

Los armónicos se generan en circuitos no lineales esto significa que su impedancia no es constante (está en función de la tensión). Estas cargas no lineales a pesar de ser alimentadas con una tensión senoidal absorben una intensidad no senoidal, pudiendo la

corriente estar desfasada un ángulo respecto a la tensión. Para simplificar se considera que las cargas no lineales se comportan como fuentes de intensidad que inyectan armónicos en la red. Algunas cargas no lineales son los motores, balastros electrónicos, circuitos que utilizan puentes de diodos como rectificadores, o en su caso los que están basados en sistemas de alimentación conmutados. [2] 4.7.2.2 Efectos de la distorsión armónica total La existencia de armónicos en la red eléctrica no sólo ocasiona efectos nocivos en el equipo que los produce, sino que afecta toda la instalación eléctrica provocando problemas de funcionamiento, sobre todo en equipos de precisión. [2] Para detectar los posibles problemas de armónicos que pueden existir en las redes e instalaciones es necesario utilizar equipos de medida de verdadero valor eficaz, ya que los equipos de valor promedio solo proporcionan medidas correctas en el caso de que las ondas sean perfectamente senoidales. En el caso en que la onda sea distorsionada, las medidas pueden estar hasta un 40 % por debajo del verdadero valor eficaz. [16] El efecto principal causado por armónicos consiste en la aparición de tensiones no senoidales en diferentes puntos del sistema. Ellos son producidos por la circulación de corrientes distorsionadas a través de las líneas. La circulación de estas corrientes provoca caídas de tensión deformadas que hacen que a los nodos del sistema no lleguen puramente senoidales. Mientras mayores sean las corrientes armónicas circulantes a través de los conductores de un sistema eléctrico de potencia, más distorsionadas serán las tensiones en los nodos del circuito y más agudos los problemas que pueden presentarse por esta causa. [16] Algunos de los efectos producidos por el flujo de corrientes armónicas son: [16]

Aumento en las perdidas por el efecto Joule (I2R).

Sobrecalentamiento en los conductores del neutro.

Sobrecalentamiento en motores, transformadores y cables, reduciendo su vida.

Vibración en motores y generadores.

…… Ec. (4.17)

92

Falla en banco de capacitores.

Falla de transformadores.

Efectos de resonancia que amplifican los problemas mencionados anteriormente y pueden provocar incidentes eléctricos, mal funcionamiento y fallo destructivo de equipos de potencia y control.

Problemas d funcionamiento en dispositivos electrónicos sensibles.

Interferencia en sistemas de telecomunicaciones.

Afectaciones en las condiciones de conmutación de los tiristores por el desplazamiento del cruce por cero de la onda de tensión.

Los armónicos son los causantes de numerosos problemas de operación en los sistemas de protección. Entre ellos está la operación incorrecta de fusibles, de interruptores termomagnéticos y equipos y/o sistemas digitales de operación.

4.7.2.3 Criterio normativo La problemática anterior ha generado la creación de normas y estándares internacionales, como lo es la Internacional Electrotechnical Commission Standard IEC 1000-3-2, la IEEE 519-1992 y la especificación CFE L0000-45 la cual establece los límites de los valores de los armónicos que pueden ser inyectados a la línea de alimentación por un equipo electrónico. Esta norma clasifica a los equipos electrónicos conectados a la línea de alimentación en cuatro clases: [2]

Clase A: equipos trifásicos balanceados y cualquier otro, excepto los de las siguientes clases.

Clase B: herramientas portátiles.

Clase C: equipos de iluminación.

Clase D: equipos electrónicos con formas de onda especiales de corriente. Abarca la mayoría de equipos que incluyen un puente rectificador.

Dentro de esta norma los balastros electrónicos quedan incluidos en la clase C. La tabla para armónicos de la clase C muestra una estrecha relación entre el factor de potencia y la distorsión armónica total en el armónico de 180Hz. [2]

Orden armónico Valor máximo expresado en % de la fundamental de la

corriente de entrada.

2 2 %

3 30 x FP %

5 10 %

7 7 %

9 5 %

3 % Tabla 4.3 Norma clase C para los valores de inyección de armónicos.

Tabla 4. 3 Norma clase C para los valores de inyección de armónicos.

93

Las normas no sólo obligan a obtener un factor de potencia mayor a 0.9, sino una distorsión armónica total menor al 27% e indican que los balastros electrónicos que poseen un puente rectificador como convertidor CA/CD no son recomendables por lo anteriormente expuesto. [2] La tendencia en México es impulsada por Comisión Federal de Electricidad y es de implantar la norma norteamericana IEEE-519, a través de la especificación CFE L0000-45 denominada “Perturbaciones permisibles en las formas de onda de tensión y corriente del suministro de energía eléctrica” concerniente a la distorsión armónica permisible la cual tiene dos aspectos importantes: [16]

1. Los usuarios deberán responsabilizarse para limitar la cantidad de las corrientes armónicas sobre la red eléctrica en general.

2. Las compañías suministradoras deberán responsabilizarse para evitar condiciones

de resonancia en la red eléctrica, que pueden crear niveles de distorsión de tensión inaceptables, básicamente la compañía debe suministrar una tensión de calidad.

4.7.2.4 Medidas correctivas de armónicas Las medidas correctivas que se han venido aplicando con éxito para resolver o minimizar este tipo de problemas son básicamente tres tipos: [16]

Medidas que tienden a bloquear el paso de las corrientes armónicas hacia equipos especialmente sensibles, quedando estos protegidos de la influencia de las mismas, aunque estas corrientes armónicas sigan circulando por el resto de la red.

Medidas que tienden a bloquear y/o absorber las corrientes armónicas, confinándolas a circular por zonas limitadas de la red, preferentemente circunscritas a los focos emisores de las mismas.

Medidas tendientes a sobredimensionar, recurriendo incluso hasta diseños especiales, los equipos o conductores sometidos al flujo de corrientes armónicas, con objeto de minimizar los efectos nocivos provocados en los mismos.

4.7.2.4.1 Sobredimensionamiento de la capacidad del hilo de neutro Las modernos balastros electrónicos, las fuentes de poder de computadoras, copiadoras y otros equipos electrónicos alimentados con fuentes de corriente rectificada y en forma monofásica, provocan una fuerte distorsión armónica en la onda de corriente alimentadora, con un alto contenido de 3ª, 9ª y 15ª armónicas (armónicas de secuencia cero). [16] Estas corrientes al sumarse al hilo del neutro de la instalación. Provocan flujo de corriente en el mismo, que en la práctica puede alcanzar valores eficaces del doble o triple de la corriente en las fases. El código de instalaciones eléctricas Norteamericano (NEC) en su inciso 210-4a indica que el conductor del neutro debe de ser de un calibre igual o mayor al de los conductores de fase. [16]

94

4.7.2.4.2 Bloqueo de las corrientes armónicas de secuencia cero con transformador de zig zag. El transformador zig zag proporciona un bloqueo muy eficaz para armónicos de secuencia cero ya que el devanado en zigzag produce el mismo desplazamiento angular que un devanado en delta, proporcionando además un hilo de neutro para cargas monofásicas. Aunque para su construcción se necesitan 15% más de material conductor constituye una buena alternativa para sustituir a un transformador estándar cuando éste se está sobrecalentando por el flujo de corrientes armónicas, especialmente las de frecuencia cero tal como es el caso de instalaciones de iluminación con balastros electrónicos. [16]

4.7.2.4.3 Solución con filtros Otra solución al problema de la distorsión armónica es la utilización de filtros, los cuales sirven para eliminar dicha distorsión. 4.7.2.4.3.1 Filtros pasivos lineales. Un filtro lineal, está compuesto de componentes lineales, tales como inductores y capacitores, éstos dejan pasar la frecuencia eléctrica básica (60 Hz) y atenúan otras frecuencias las cuales se presentan en forma de ruido. Algunos filtros son circuitos sintonizados, lo cual significa que están diseccionados a un pequeño rango de frecuencia, otros filtros no son sintonizados, como el filtro de pasa baja simple y el filtro de pasa alta simple. Y existen dos importantes tipos de filtros los cuales son el filtro en serie y en paralelo [16] Diseños especiales son usados para atenuar armónica, por ejemplo los filtros serie pueden ser utilizados para desviar armónicas a tierra. Un filtro sintonizado en paralelo, el cual consiste de un inductor, un capacitor y un resistor es sintonizado para eliminar una armónica de orden especifico al presentar una baja impedancia a la frecuencia armónica y desviando la energía armónica a tierra. Varios de estos filtros pueden ser ordenados por

Figura 4.28 Transformador zig zag.

Figura 4. 28 Transformador zig zag.

95

etapas, filtrado selectivamente con cada etapa una frecuencia armónica dada. Alternativamente un diseño de filtro paso alto puede emplearse y por lo tanto, armónicas de un cierto orden mayor serán desviadas a tierra. [16] 4.7.2.5 Medidas correctivas de factor de potencia y distorsión armónica en balastros electrónicos Para mejorar el factor de potencia y la distorsión armónica total en balastros electrónicos, las soluciones existentes se dividen típicamente en dos:

Soluciones pasivas

Soluciones activas

Las soluciones pasivas están formadas por lo general por un filtro LC, el cual se coloca entre la línea de alimentación y el puente rectificador como se ve en la figura 4.29. Este tipo de filtro debe de estar en resonancia con la frecuencia de la línea para poder corregir el factor de potencia. La corrección del factor de potencia en estos filtros es muy buena, pero como están diseñados a una baja frecuencia (60/50 Hz), el tamaño del inductor es muy grande y los esfuerzos de voltaje tanto en el inductor como en el capacitor son muy elevados. [2] Los filtros pasivos son muy utilizados cuando se necesita corregir el factor de potencia a un bajo costo. Básicamente se enfocan en cumplir la norma, sobre todo la Clase D de la norma IEC1000-3-2 que presenta una forma de onda no senoidal cuyos valores del factor de potencia están por arriba de 0.7 con una distorsión armónica total cercana al 60%. [2] En resumen, las soluciones pasivas se fundamentan en filtros pasivos operando a una frecuencia de línea y presentan las siguientes características: [2]

Factor de potencia cercano al 80%.

Ningún control.

Bobinas y capacitores extras muy grandes.

Las bobinas y capacitores del filtro pasivo son muy grandes por lo cual resulta desventajoso usarlas en balastros electrónicos ya que actualmente se demanda un menor tamaño y peso de los mismos. Además, el factor de potencia de este tipo de soluciones, no cumple con las normas establecidas, por estas razones las soluciones más eficientes son las soluciones activas. [2]

Figura 4.29 Filtros pasivos.

Figura 4. 29 Filtros pasivos.

96

Las soluciones activas hoy en día representan una manera muy ventajosa de corregir el factor de potencia, logrando valores de factor de potencia muy elevados, casi unitarios, además de obtener tamaños muy reducidos. [2] Este tipo de soluciones se implementa entre el puente rectificador y el condensador de filtrado como se muestra en la figura 4.30. Con las soluciones activas se logran niveles muy bajos de contenido armónico en la corriente de línea. Aunado a lo anterior, las soluciones activas permiten manejar una gran variedad de voltajes y frecuencias de línea. [2] El convertidor de la Figura 4.30 es un convertidor de CD/CD, el cual tiene como principal función hacer que el puente de diodos vea a su salida una carga resistiva, de ahí el nombre que algunos autores le dan a este convertidor “emulador de resistencia”. [2] 4.7.2.5.1 Topologías emuladores de resistencia Los convertidores que cumplen con estas condiciones son la topología elevadora (boost), la reductora-elevadora y sus topologías derivadas, así como la Cuk, SEPIC, flyback y ZETA, todas ellas operando como topologías elevadoras. Entre las topologías activas más usadas en la corrección del factor de potencia en balastros electrónicos son: [2]

Flyback en modo de conducción discontinuo (MCD).

Elevadora en modo de conducción continuo (MCC) y modo de conducción discontinuo (MCD).

Reductora-elevadora y derivadas en MCD (Cuk, SEPIC, ZETA)

La topología flyback se utiliza generalmente cuando se desea alimentar circuitos a través de baterías, aunque también se puede emplear cuando se alimenta de la red eléctrica. La topología reductora-elevadora no se utiliza por tener un mayor número de elementos que la topología elevadora. [2] Sin embargo, usar las topologías mencionadas anteriormente presenta un inconveniente: al emplearse en balastros electrónicos, la energía es procesada dos veces, primeramente por el balastro y después por la etapa de corrección del factor de potencia, obteniéndose así una eficiencia baja. [2] Actualmente existen topologías basadas en los conformadores de corriente las cuales procesan parte de la energía, además de corregir el factor de potencia. [2]

Figura 4.30 Implementación de un convertidor CD/CD.

Figura 4. 30 Implementación de un convertidor CD/CD.

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4.7.2.5.2 Topología conformadora de corriente Los circuitos llamados conformadores de corriente de entrada se basan en colocar un circuito equivalente que representa un equivalente a una fuente de tensión y una resistencia en serie a baja frecuencia entre el puente rectificador de entrada y el condensador del filtro del convertidor. [2] En la figura 4.31 se puede apreciar el circuito equivalente del conformador de corriente a baja frecuencia el cual consiste de una fuente de tensión y una “resistencia libre de pérdidas”. Esta resistencia no da lugar a disipación de potencia, debido a que la energía disipada se transfiere a la carga. [2] El resistor libre de pérdidas es solo una analogía para representar el comportamiento promedio de un convertidor CA-CD operando en modo de MCD, cualquier convertidor que opere en discontinuo se comporta como una resistencia, debido a que el valor promedio de la corriente de entrada es directamente proporcional al voltaje que represente dicho convertidor. Puesto que el convertidor tiene un comportamiento resistivo entonces la energía consumida por éste es la misma que se disiparía en su resistor equivalente, puesto que dicha energía es transferida por el convertidor hacia la carga con una eficiencia teórica del 100%, entonces se dice que éste se comporta como un resistor libre de pérdidas ya que toda la energía que se consumió fue transferida hacia la carga. Cabe resaltar que esta afirmación solo es válida para una eficiencia de energía del 100%. [2] Existen diversas configuraciones de circuitos validadas para trabajar como conformadores de corriente, entre ellas las topologías tipo flyback y forward. [2] 4.7.3 INTERFERENCIA ELECTROMAGNÉTICA (EMI) Las interferencias electromagnéticas (EMI) son perturbaciones que afectan a cualquier sistema eléctrico y electrónico, pueden ser intencionales y no intencionales. Estos efectos se manifiestan cuando se tienen blindajes pobres en las líneas de alimentación y en equipos de alta sensibilidad, mal diseño en el alambrado, planos de tierra inapropiados,

Figura 4.31 Balastro electrónico con conformador de corriente (circuito equivalente).

Figura 4. 31 Balastro electrónico con conformador de corriente (circuito equivalente).

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etc. Las EMI se presentan en los sistemas y equipos eléctricos y electrónicos de forma conducida y radiada; presentan como transitorios rápidos de corriente de carácter aleatorio. Las EMI radiadas requieren para transmitirse el espacio libre y se presentan como campos electromagnéticos. [25] El análisis y el control de las EMI se lleva a cabo por medio de la Compatibilidad Electromagnética (EMC) que se define como: la habilidad de un dispositivo electrónico para operar satisfactoriamente (susceptibilidad) en el ambiente electromagnético donde se encuentre, sin producir EMI excesivas que pudiera perturbar a otros equipos o sistemas en ese ambiente. De tal forma que la comercialización de cualquier sistema que trabaja con energía eléctrica, debe satisfacer los requerimientos de Compatibilidad Electromagnética. [25] Los balastros electrónicos se han vuelto populares en los sistemas de iluminación por sus ventajas mencionas y para comercializarse deben de cumplir con la temática de la Compatibilidad Electromagnética. A pesar de que dichos balastros electrónicos se están aplicando aún no están optimizados respecto a la emisión de interferencias, por lo que requieren de un análisis de su compatibilidad electromagnética. [25] El problema principal que han presentado los balastros electrónicos respecto a las EMI es el ruido impulsivo en alta frecuencia tanto radiado como conducido. Este tipo de ruido conducido presenta niveles de tensión elevados de carácter aleatorio que puede llegar a generar mal funcionamiento (perturbar) a equipos o aparatos que se conecten a la misma línea de alimentación del balastro. El ruido impulsivo radiado generado por los balastros electrónicos afecta principalmente a los sistemas de radiocomunicación por su alta sensibilidad. [25] Existen otras interferencias generadas por los balastros electrónicos que no son precisamente electromagnéticas (EMI), si no distorsiones por las no linealidades en un circuito (respuesta en frecuencia) y a ruido térmico en los componentes (características físicas), sin embargo su impacto no es tan grave como el impulsivo. [25]

4.7.3.1 Análisis de las interferencias electromagnéticas Las interferencias electromagnéticas son en general de carácter aleatorio y para su análisis requieren de un estudio estadístico y modelos probabilísticos, con el fin de predecir las perturbaciones y poder optimizar los dispositivos eléctricos o electrónicos para que no sean fuentes emisoras de EMI o susceptibles a ellas.

En el caso de los balastros electrónicos, se tienen interferencias conducidas y radiadas, cada una de ellas depende del tipo y aplicación del balastro; por ejemplo; los que se utilizan en la vía pública o recintos son de corriente alterna y sus emisiones son radiadas y conducidas, afectan a equipos susceptibles que no necesariamente son de radiocomunicación. Para el caso de balastros alimentados con corriente directa, las EMI son conducidas, estos normalmente se utilizan en los sistemas de transporte y su diseño debe optimizarse para que no se vean afectados los instrumentos del vehículo. [25]

La mayoría de las EMI en los balastros son de carácter impulsivo y aleatorio; estos se suman con ruido blanco Gaussiano. Para su análisis, primero se requiere fijar un nivel de umbral

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respecto al ruido Gaussiano y entonces desarrollar un modelo que permita identificarlo; para ello se tiene que recurrir a mediciones en el dominio del tiempo. Estas mediciones están enfocadas a las emisiones conducidas; ya que, a partir de estas se tienen emisiones radiadas emitidas por elementos que sirven como antenas, como son: los cables y los electrodos de la lámpara. [25]

Hay una diversidad de modelos para estudiar las interferencias electromagnéticas, las cuales se diferencian por la base matemática utilizada como es la estadística y la física, también por el tipo de interferencia analizada (estacionaria, no estacionaria, etc.). Por mencionar algunos se tienen: redes neuronales, algoritmos genéticos, modelado fractal, simulación de “recocido” (aleanning), distribución probabilística por amplitud (DPA), distribución cumulativa complementaria (CCDF), distribución por espacio de pulso (PSD), etc. [25]

4.7.3.2 Problemática de la compatibilidad electromagnética de los balastros electrónicos.

La afectación de interferencias por los balastros electrónicos es importante, ya que; son ampliamente utilizados en sistemas de iluminación aplicados en ambientes cerrados y abiertos. Los ambientes cerrados son naves industriales, centros comerciales, oficinas, zonas residenciales, túneles de autopistas, etc. Los ambientes abiertos son avenidas, carreteras, autopistas, o cualquier vía pública, así como áreas deportivas. En las figuras 4.32 y 4.33 se ilustran los efectos de las interferencias generadas por los balastros electrónicos a equipos, dispositivos y sistemas que funcionan con energía eléctrica. [25]

La problemática de las EMI se agrava cuando se tiene una alta densidad de estos dispositivos, ya que las interferencias se suman; por ejemplo, en el alumbrado público donde la iluminación se lleva a cabo con lámparas de alta intensidad de descarga, principalmente de aditivos metálicos o vapor de sodio a alta presión, las cuales operan con tensiones elevadas; los niveles de EMI alcanzan campos eléctricos de hasta decenas de mvolts/metro., que pueden llegar a afectar varios servicios de radiocomunicación como la radiodifusión y la televisión comercial. Un esquema de este proceso se muestra en la figura 4.33. En conjuntos con luminarios, las EMI pueden dirigirse o concentrarse en una dirección, dependiendo de la geometría que se tenga. [25]

Figura 4.32 Interferencias en ambientes cerrados generadas por los balastros de los sistemas de iluminación. Figura 4. 32 Interferencias en ambientes cerrados generadas por los balastros de los sistemas de iluminación.

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Las EMI generadas por los balastros electrónicos también pueden afectarse a sí mismos, ya que trabajan con microcontroladores y circuitos de control. [25]

En la tabla 4.4 se muestran algunos efectos que causan la EMI que se generan por los sistemas de iluminación con lámparas de descarga: [25]

Sistema o dispositivo susceptible a las

EMI

Problema

Detección de tag (chip) en sistemas

antirrobo (librerías, centros comerciales,

etc.).

Fallas en la detección de productos con tags.

Dispositivos de control que usan

comunicación por cables (sensores de

movimiento, termostatos programables,

etc.).

Los controles no responden correctamente a

los comandos.

Teléfonos inalámbricos, celulares,

interfones, radios.

Chillidos o estática.

Sistemas de control por líneas de

alimentación (comercial y residencial).

Los controles no operan.

Equipo especial comúnmente encontrado

en hospitales y laboratorios de

investigación, tales como

electrocardiograma, osciloscopios y

computadoras.

Lecturas erróneas e información mal grabada

en las memorias de los equipos.

Tabla 4.4 Interferencias (EMI) en los sistemas de iluminación con lámparas fluorescentes.

Tabla 4. 4Interferencias (EMI) en los sistemas de iluminación con lámparas fluorescentes.

Las EMI de los balastros electrónicos se acoplan a otros dispositivos o sistemas por un medio conducido y/o radiado. [25]

Figura 4.33 Interferencias electromagnéticas (EMI) generadas por el sistema de iluminación pública.

Figura 4. 33 Interferencias electromagnéticas (EMI) generadas por el sistema de iluminación pública.

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4.7.3.3 EMI Conducidas. Estas interferencias se propagan por los cables de control y alimentación. Un factor para la generación de interferencia, es la distorsión armónica. En la etapa de alimentación del balastro; el capacitor y el rectificador generan armónicos que se propagan por la red de distribución de energía eléctrica (220Vac ó 120Vac). También, en las terminales de alimentación de la lámpara se generan armónicos por el transformador en el balastro, los cuales se propagan por la red mencionada. Algunas de las señales que se utilizan en la alimentación de las lámparas son fuentes importantes de distorsión armónica, esto es muy común con la técnica de conmutación; donde normalmente se tiene una señal cuadrada o pulsante que contienen unas composiciones armónicas altas. Cuando se utilizan frecuencias altas y niveles altos de tensión, la probabilidad de tener EMI aumenta. [25]

Por el comportamiento no ideal de los componentes pasivos, se tienen elementos parásitos que influyen en la generación y propagación de interferencia, por ejemplo en el transformador, la capacidad parásita entre el primario y el secundario acopla las interferencias para cada uno de los lados del transformador. Adicionalmente, la histéresis en el transformador genera armónicos que son muy problemáticos cuando se utilizan con señales de alta frecuencia y tensión de alta intensidad. Cuando se utilizan frecuencias muy altas (MHz), como es el caso de las lámparas de inducción; la problemática de los elementos parásitos de los componentes pasivos aumenta, donde normalmente se forman circuitos RLC que para ciertas frecuencias pueden entrar en resonancia. [25]

4.7.3.4 EMI Radiadas

Las EMI radiadas son generadas por diversos factores, en especial por radiadores no intencionales, como son: desacoplamiento de fuentes, líneas de transmisión no terminadas y los electrodos de las lámparas. Algunas de las principales fuentes de EMI radiadas en los balastros electrónicos se especifican a continuación: [25]

a) El comportamiento no ideal de los elementos pasivos contribuye a la generación de campos electromagnéticos. El transformador es uno de los principales causantes de interferencias; debido a que los elementos parásitos como capacitancia llegan a tener valores altos; su resistencia provoca aumento de temperatura y una parte del flujo magnético que no se cubre por el núcleo, se radia.

b) Las terminales de alimentación de las lámparas radian campo eléctrico debido a los armónicos.

c) Una mala distribución de los componentes en las tarjetas de los balastros electrónicos, así como sus pistas de interconexión no acopladas, se vuelven elementos radiadores por el tipo de señal que procesan (impulsos).

d) Los cables de alimentación de las lámparas no son líneas de transmisión balanceadas ni acopladas, por lo que son radiadores no intencionales de campo eléctrico y magnético.

e) Una de las interferencias, que afecta a otros sistemas electrónicos es la luz emiten las lámparas fuera de la banda del espectro visible. Por ejemplo, la luz ultravioleta

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es una energía luminosa que se encuentra en la parte baja de la región visible, la cual puede generar problemas al ser humano y la radiación infrarroja que se encuentra la parte superior de la región visible, afecta directamente los controles remotos de los sistemas de radiodifusión comercial; un esquema de este efecto se muestra en la figura 4.34.

El análisis de las interferencias en los balastros electrónicos es compleja, en la mayoría de los casos se pueden mitigar o minimizarlas sin llegar a eliminarlas en su totalidad. Las técnicas de minimización típicas son: filtros y blindajes, la utilización de la técnica depende del tipo de interferencia. [25]

4.7.3.5 Normas de EMC aplicables a balastros electrónicos. No existe una norma específica para los balastros electrónicos a nivel internacional ni local, donde se establezcan los límites y métodos de medición de las perturbaciones, solo se tienen normas generales. Una de las normas de referencia internacional es la del Comité internacional especial sobre interferencias de radio (International Special Committee on Radio Inference), la CISPR 15; en la cual se especifican los límites y métodos de medición de interferencias en iluminación eléctrica y equipos similares; cabe mencionar que la mayoría de los requerimientos de ésta norma está enfocada a los sistemas de iluminación con lámparas fluorescentes. También, por la relación comercial que hay con los Estados Unidos de América, se consideraron los límites que especifica la Comisión Federal de Comunicaciones (Federal Communications Commission, FCC) en la parte 18c del Código de Regulaciones Federales (Code of Federal Regulations). Las normas mencionadas cubren solo algunas partes de los requerimientos de los balastros electrónicos, con el fin de tener un aspecto más amplio de la EMC de los dispositivos que son objeto de este estudio, las normas CISPR 11 y CISPR 16-2 son también consideradas, ya que; presentan límites y métodos para la caracterización de EMI que pueden aplicarse a los balastros electrónicos. [25]

Figura 4.34 Interferencia de energía luminosa de las lámparas fluorescentes.

Figura 4. 34 Interferencia de energía luminosa de las lámparas fluorescentes.

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4.7.3.6 Límites de las EMI Los límites en los intervalos de frecuencias de 9kHz a 1GHz para las EMI radiadas y de 9kHz a 30MHz para las EMI conducidas, son especificados por las normas CISPR 11 y CISPR15. La primera está dedicada a especificar los límites de interferencias para equipos industriales, médicos y científicos cubriendo todo el intervalo de interés de este estudio y la segunda está dedicada a los equipos de iluminación, pero solamente cubre el intervalo de frecuencia de 9kHz a 300MHz. [25] 4.7.3.6.1 Interferencias radiadas Debido a los anchos de banda de las antenas utilizadas, las mediciones se dividieron en 3 intervalos de frecuencia: 9 kHz – 30 MHz, 30 MHz – 300 MHz y 300 MHz – 1 GHz. En el primer intervalo se utilizó una antena de aro, en el segundo una antena bicónica y en el tercero un dipolo. A continuación se especifican los límites para cada intervalo. [25]

Intervalo de Frecuencia Límites en a 3 mts – Cuasi Pico 9 kHz – 70 kHz 69

70 kHz – 148.5 kHz 69 – 39ª

148.5 kHz – 4 MHz 39 – 3ª

4 MHz – 30 MHz 3

ª El límite decrece linealmente con el logaritmo de la frecuencia.

Tabla 4.5 Límites de interferencias radiadas de la norma CISPR 11. Intervalo de frecuencias 9 kHz – 30 MHz.

Tabla 4. 5 Límites de interferencias radiadas de la norma CISPR 11. Intervalo de frecuencias 9 kHz – 30 MHz.

Intervalo de Frecuencia Límites en a 3 mts 30 MHz – 230 MHz 40

230 MHz – 300 MHz 47

Tabla 4.6 Límites de interferencias radiadas de la norma CISPR 15. Intervalo de frecuencias 30 MHz – 300 MHz.

Tabla 4. 6 Límites de interferencias radiadas de la norma CISPR 15. Intervalo de frecuencias 30 MHz – 300 MHz.

Intervalo de Frecuencia Límites en a 3 mts 30 MHz – 88 MHz 40

88 MHz – 216 MHz 43.5

216 MHz – 1 GHz 46

Tabla 4.7 Límites de interferencias radiadas de la parte 18c de la FFC. Intervalo de frecuencias 30 MHz – 1 GHz.

Tabla 4. 7 Límites de interferencias radiadas de la parte 18c de la FFC. Intervalo de frecuencias 30 MHz – 1 GHz.

Para el intervalo de 300 MHz – 1 GHz CISPR 15 no cubre este intervalo de frecuencias, para ello se utilizó el límite establecido por la norma CISPR 11; que es de 47dBµ V/m con una distancia de 3 metros entre la antena y el dispositivo bajo prueba. El límite que establece la parte 18c de la FCC es de 46dBµV/m a la misma distancia que en la anterior (ver tabla 4.7). [25]

4.7.3.6.2 Interferencias conducidas En la tabla 4.8 se muestran los límites de la norma CISPR 15 y la FCC parte 18a. La recomendación de estas normas, es utilizar una red estabilizadora de línea (LISN) de corriente alterna, sin embargo; en este tipo de redes no se tiene el soporte de las lámparas HID, ni tampoco para balastros de corriente directa para lámparas fluorescentes, que fueron las que se analizaron respecto a las interferencias; por lo que para la investigación de las

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interferencias en dichas lámparas; se utilizó una sonda de corriente, haciendo las compensaciones adecuadas para tomar de referencia los límites que se especifican en las normas. [25]

Intervalo de Frecuencia Límites en a 3 mts

Cuasi - pico Promedio 9 kHz – 50 kHz 110 -

50 kHz – 150 kHz 90 a 80ª -

150 kHz – 0.5 MHz 66 a 56ª 56 a 46ª

0.5 MHz – 5 MHz 56b

46b

5 MHz – 30 MHz 60 50

ª El límite decrece linealmente con el logaritmo de la frecuencia. b Para lámparas sin electrodos y luminarios, el limite en el intervalo de frecuencia de

2,51 MHz a 3,0 MHz es 73 para Cuasi-cresta y 63 para promedio.

Tabla 4.8 Límites de las normas CISPR 15 y FCC de interferencias conducidas en las terminales principales de alimentación.

Tabla 4. 8 Límites de las normas CISPR 15 y FCC de interferencias conducidas en las terminales principales de alimentación.

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CAPÍTULO 5

BALASTROS PARA LÁMPARAS

FLUORESCENTES COMPACTAS

El funcionamiento de una lámpara fluorescente compacta es el mismo que el de un tubo fluorescente común, excepto que es mucho más pequeña y manejable. Y dado esto también requiere de un balastro para su funcionamiento.

5.1 DEFINICION

Los balastros para lámparas fluorescentes compactas (CFL o LFC) comúnmente llamados “focos ahorradores” son de encendido rápido, por tanto no requieren cebador (encendedor, starter) para encender el filamento, sino que emplean un balasto electrónico en miniatura, encerrado en la base que separa la rosca del tubo de la lámpara. Ese balastro suministra la tensión o voltaje necesario para encender el tubo de la lámpara y regular, posteriormente, la intensidad de corriente que circula por dentro del propio tubo después de encendido. [14] El balastro electrónico se compone, fundamentalmente, de un circuito rectificador diodo de onda completa y un oscilador, encargado de elevar la frecuencia de la corriente de trabajo de la lámpara entre 20 000 y 60 000 hertz aproximadamente, en lugar de los 50 ó 60 hertz con los que operan los balastos electromagnéticos e híbridos que emplean los tubos rectos y circulares de las lámparas fluorescentes comunes antiguas. [14]

Figura 5.1 Balasto electrónico de una lámpara compacta fluorescente o CFL.

Figura 5. 1 Balasto electrónico de una lámpara compacta fluorescente o CFL.

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5.2 CARACTERÍSTICAS

5.2.1 FUNCIONAMIENTO EN ALTA FRECUENCIA La principal característica de los balastros electrónicos es el funcionamiento de las lámparas en alta frecuencia. Haciendo trabajar a las lámparas fluorescentes a frecuencias superiores a 20 KHz, el flujo luminoso obtenido, para la misma potencia en lámpara, es hasta un 10% mayor que el obtenido con 50 Hz. [15] Gracias a este comportamiento, los balastros de alta frecuencia reducen la corriente en la lámpara, y por tanto la potencia en la misma, para obtener el mismo flujo que con 50Hz. [15] 5.2.2 ALTO GRADO DE CONFORT Ausencia de efecto estroboscópico Usando balastos electrónicos la lámpara se alimenta en alta frecuencia, por lo que los instantes de paso por cero de la intensidad son de un valor temporal tan pequeño que son imperceptibles para el ojo humano, corrigiéndose así este molesto y peligroso fenómeno. [15] Sin parpadeos en el arranque El uso de balastos electrónicos elimina el parpadeo característico en el encendido de las lámparas fluorescentes con equipo convencional, proporcionando un encendido más agradable. [15] Ausencia de parpadeos con lámpara agotada Las lámparas fluorescentes, funcionando con equipo convencional, al final de su vida, cuando están agotadas, producen un molesto parpadeo al intentar ser encendidas continuamente por el cebador. Los balastros electrónicos disponen de los dispositivos oportunos que desconectan la lámpara automáticamente cuando la detectan agotada o averiada. [15] Estabilización de potencia y flujo luminoso Los balastos electrónicos proporcionan una completa estabilidad de la potencia en lámpara y por tanto del flujo luminoso ante variaciones de la tensión de alimentación, de hasta el ±10% de la tensión nominal de la reactancia, proporcionando un nivel de iluminación constante. [15] Funcionamiento silencioso Es nulo el zumbido que se puede producir en algunas situaciones con equipos convencionales debido al campo magnético disperso. [15] 5.2.3 FACTORES ECONÓMICOS Costos de instalación Estos balastros electrónicos vienen incorporados en la lámpara fluorescente proporcionando una gran facilidad de instalación ya que se coloca como cualquier otro bombillo en un portalámpara. Disminuye el número de componentes a instalar,

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simplificando en gran medida el montaje de componentes y el cableado. Con esto se consiguen mejoras en tiempo de montaje y de fabricación, así como ventajas logísticas por reducir número, volumen y peso de los componentes necesarios. [15] Costos de energía Debido a que en alta frecuencia se obtiene un mayor flujo luminoso, es necesaria una menor potencia. Además, los equipos electrónicos, por su propio diseño, poseen menores pérdidas que la reactancia convencional. [15] Costos de mantenimiento El mantenimiento y por tanto los costos de mano de obra se ven reducidos por la mayor duración de la vida de las lámparas, al no ser necesario reponer cebadores averiados. [15] 5.2.4 RESPETO DEL ENTORNO Mayor eficiencia energética Con los balastros electrónicos, al poseer un mayor rendimiento luminoso y menores pérdidas, se obtienen una mejor eficiencia energética que con reactancias electromagnéticas, alcanzando índices de eficiencia energética IEE=A1, A2 ó A3, según la clasificación de la directiva de eficiencia energética. [15] Bajos calentamientos Gracias a las ventajas comentadas, menor potencia total, se obtienen incrementos de temperatura menores. [15] Disminución de residuos La mayor duración de las lámparas proporciona una notable disminución de lámparas agotadas residuales. [15]

5.3 COMPONENTES

La topología básica de un balastro para lámpara CFL se describe en el siguiente diagrama: [19]

La estructura básica de este circuito consiste en:

Figura 5.2 Topología básica de un balastro electrónico para LFC.

Figura 5. 2 Topología básica de un balastro electrónico para LFC.

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5.3.1 RECTIFICADOR (CONVERTIDOR CA/CD) Corresponde a la parte de rectificación para convertir la Corriente Alterna (CA) en Corriente Continua (CD) y a su vez mejorar el factor de potencia. [4] Consiste en unos diodos conectados como puente rectificador de onda completa, conectados a la salida de éste, se puentean las dos salidas y se toma este punto como línea de referencia para la alimentación del filtro. [11] 5.3.2 FILTRO Consta de un capacitor electrolítico como filtro, el cual nos entrega una fuente de corriente directa (CD) no regulada que pasa al inversor. [20] 5.3.3 UN INVERSOR (CONVERTIDOR CD/CA) El inversor es de alta frecuencia y se encarga de convertir el nivel de CD proporcionado por la etapa anterior en CA de alta frecuencia. Esta onda de voltaje de alta frecuencia alimenta al tubo de la lámpara. La finalidad de usar alta frecuencia es principalmente reducir el tamaño físico de la impedancia que se usa para limitar la corriente en el tubo e incrementar la eficiencia. [19] Además cuenta con los siguientes componentes electrónicos:

Resistores

Capacitores

Diodos

Transistores

Circuitos Integrados

Transformadores

Tarjeta Circuito Impreso

5.4 OPERACIÓN O FUNCIONAMIENTO

Cuando enroscamos la lámpara CFL en un portalámparas, igual al que utilizan la mayoría de las lámparas de incandescencia, y accionamos el interruptor de encendido, la corriente eléctrica alterna pasa por el balastro electrónico, donde un rectificador diodo de onda completa la convierte en corriente continua. A continuación un circuito oscilador, compuesto fundamentalmente por un circuito transistorizado que funciona como amplificador de corriente, una bobina, condensador de flujo o transformador (reactancia inductiva) y un condensador (reactancia capacitiva), se encarga de originar una corriente alterna con una frecuencia de entre 20 y 60 kHz. [18]

El objetivo de esa alta frecuencia es disminuir el parpadeo que provoca el arco eléctrico que se crea dentro de las lámparas fluorescentes cuando se encuentran encendidas. De esa forma se anula el efecto estroboscópico que normalmente se crea en las antiguas lámparas fluorescentes de tubo recto que funcionan con balastros electromagnéticos (no

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electrónicos). En las lámparas fluorescentes antiguas el arco que se origina tiene una frecuencia de tan sólo 50 ó 60 Hz, que es la de la red eléctrica a la que están conectadas. [18]

Cuando los filamentos de una lámpara LFC se calientan por el paso de la corriente, el aumento de la temperatura ioniza el gas inerte que contiene el tubo en su interior, creándose un puente de plasma entre los dos filamentos. A través de ese puente se origina un flujo de electrones que aporta las condiciones necesarias para que el balastro electrónico genere una chispa y se inicie un arco eléctrico entre los dos filamentos. En este punto del proceso los filamentos se apagan (cesa su incandescencia) y su misión es actuar como electrodos para mantener el arco eléctrico durante todo el tiempo que permanezca encendida la lámpara. El arco eléctrico no produce directamente la luz en estas lámparas, pero su existencia es fundamental para que se produzca ese fenómeno. [18]

Una vez que los filamentos de la lámpara se han apagado, la única misión del arco eléctrico será continuar y mantener el proceso de ionización del gas inerte. De esa forma, los iones desprendidos del gas inerte al chocar contra los átomos del vapor de mercurio contenido dentro de tubo dan lugar a que los átomos de mercurio se exciten y comiencen a emitir fotones de luz ultravioleta en la desexcitación subsiguiente. La luz ultravioleta no es visible para el ojo humano, pero al ser absorbidos por la capa fluorescente de sustancia fluorescente que recubre la pared interna del tubo, provoca que los átomos de flúor se exciten y que emitan fotones de luz visible al desexcitarse. El resultado final es que la lámpara emite luz visible hacia el exterior. [18]

Figura 5.3 Circuito interno de una LFC (balastro electrónico).

Figura 5. 3 Circuito interno de una LFC (balastro electrónico).

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5.5 CLASIFICACIÓN DE LOS BALASTROS ELECTRONICOS

5.5.1 BALASTOS ELECTRÓNICOS SEGÚN EL SISTEMA DE ENCENDIDO

Se considera tiempo de encendido de un balasto, al periodo transcurrido desde que se le suministra tensión al sistema hasta que enciende la lámpara. [15] En función de este periodo de tiempo y el método de encendido utilizado, se pueden clasificar los equipos: [15] 5.5.1.1 Encendido instantáneo Se denomina encendido instantáneo a aquel que se produce en la lámpara sin un precalentamiento previo de los cátodos, es decir, con los cátodos de la lámpara fríos. [15] Este encendido se genera por aplicación de una alta tensión entre los extremos de la lámpara tal que se alcance el punto de encendido o “punto Towsend”. [15] Los balastros de encendido instantáneo están diseñados para operar lámparas SLIM LINE de un alfiler o de dos alfileres. El balastro de encendido instantáneo enciende las lámparas en secuencia una después de otra y cada parte del balastro realiza una función específica. Una vez encendidas las lámparas una parte del balastro deja de operar. [13] Esta forma de operar exige que cuando una lámpara se funda deba ser remplazada de inmediato pues de otra manera el balastro puede dañarse, además que al estar operando en esas condiciones la o las lámparas restantes bajarán su brillantez. Están diseñadas para operar entre 10° y 40°C. Si se requiere utilizar iluminación menor temperatura se requiere balastros especiales, que aun cuando enciendan las lámparas no se garantizará la brillantez plena de éstas. Cuando se utilicen a mayor temperatura la degradación que ocurrirá en los componentes del balastro reducirá la vida útil del balastro. [13] Las lámparas sometidas a este tipo de encendido sufren un deterioro apreciable de sus cátodos, por lo que los balastos que utilizan este sistema de encendido instantáneo sólo son utilizables en instalaciones donde el número de encendidos sea menor de dos o tres al día. [15] 5.5.1.2 Encendido con precalentamiento de cátodos Este sistema, también llamado encendido con precaldeo o arranque en caliente, consiste en calentar los cátodos de la lámpara por el paso a través de ellos, de una corriente inicial previa al encendido. [15] Con ello se reduce el punto de encendido o “punto Towsend” y se origina un encendido suave, no instantáneo, pero de una corta duración de entre 1 ó 2 segundos. [15] De este modo el deterioro de los cátodos no es tan severo como el generado por encendidos instantáneos, lo que permite a las reactancias con precaldeo ser utilizadas en instalaciones con cierto número de encendidos al día. [15]

111

Los balastos electrónicos que poseen encendido con precalentamiento, alargan la vida de la lámpara y permiten numerosos encendidos de las lámparas. [15] El encendido con precalentamiento de cátodos se puede dividir en Encendido rápido y Encendido normal (con arrancador). 5.5.1.3 Encendido rápido Cuando se usa un balastro de encendido rápido con lámparas de encendido rápido se tiene un encendido suave y virtualmente instantáneo, ya que en aproximadamente 2 segundos se tiene las lámparas operando a su plena brillantez. [13] El balastro tiene interconstruidos unos devanados que alimentan los cátodos que éstos al calentarse, emitan un flujo de electrones, preparando la lámpara para encender. La tensión de encendido proporcionada por el balastro establece un arco a través de la lámpara haciendo que ésta encienda. Debido a que los cátodos de las lámparas de encendido rápido están permanentemente calentados, se requiere un voltaje de encendido menor que las lámparas de encendido instantáneo. [13] Los balastros para lámparas de encendido rápido están diseñados para operar a temperaturas ambiente comprendidas entre 10° y 40°C. Cuando se requiera iluminar a una temperatura menor de 10°C, se requiere el uso de balastros especiales, sin embargo aun cuando se logre el encendido correcto a bajas temperaturas no se garantiza la plena brillantez. Por otro lado si requiere iluminar a más de 40°C la vida del balastro se acortará irremediablemente. [13] Todas las lámparas de encendido rápido deben montarse a una distancia no mayor a 12.5 mm para lámparas de 430 mA. y no mayor de 25 mm en las de 800 y 1500 mA. Un reflector metálico conectado a tierra que este a todo lo largo de la lámpara. El balastro debe ser montado sobre el gabinete sin usar materiales aislantes y hacer una conexión eléctrica entre la caja del balastro y el reflector metálico. [13] 5.5.1.4 Encendido normal (con arrancador) Al encender el balastro se activa el cartucho arrancador, pasando a la lámpara una corriente superior a su corriente de operación normal, con lo que se calientan los cátodos. Después de algunos segundos el cartucho arrancador se abre y genera un pico de tensión que inicia el arco eléctrico entre los cátodos que ya están calientes y listos para operar iniciando el encendido de la lámpara. [13] Si el cartucho arrancador no abre la lámpara se quedará en situación de precalentamiento viéndose brillante solo en los extremos con el consiguiente daño a la lámpara por lo cual deberá cambiarse inmediatamente el cartucho arrancador. [13] 5.5.1.5 Encendido rápido programado Consiste en calentar los filamentos de la lámpara con una tensión de lámpara mínima y una vez calientes aplicar la tensión de encendido. [22]

112

Este tipo de arranque reduce al mínimo la corriente de descarga incandescente (de luminiscencia) por lo que alarga la vida de la lámpara. [22] . Este tipo de arranque es exclusivo de balastros electrónicos. Es ideal para utilizar detectores de presencia sin sacrificar la vida de las lámparas. [22] Entre sus aplicaciones se encuentran:

Balastros para lámparas fluorescentes compactas de amalgama.


Balastros para lámparas T8 en U, etc.


5.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Dentro de las ventajas que proporcionan los balastros electrónicos se encuentran las siguientes:

Bajos costos de mantenimiento, pues su vida es de 60,000 a 90,000 horas aproximadamente.

Ideales cuando el objetivo principal es ahorrar energía.

Mejora el bienestar, pues las altas frecuencias de operación eliminan completamente el efecto estroboscópico.

Proporcionan un encendido rápido y sin parpadeo.

Son pequeños y livianos.

Están integrados en la LFC.

No necesitan cables adicionales para alimentar las lámparas.

No produce zumbido.

Figura 5.4 Balastro electrónico en una LFC.

Figura 5. 4 Balastro electrónico en una LFC.

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Al igual que los balastros electrónicos descritos en el capitulo anterior, los balastros para LFC también presentan las mismas desventajas o problemas ocasionados hacia la red eléctrica, y los parámetros que provocan estos efectos negativos son:

Factor de potencia.

Distorsión armónica total.

Ruido electromagnético. 5.6.1 FACTOR DE POTENCIA El factor de potencia (FP) como se explico en el capítulo anterior se define como el cociente entre la potencia media de un período y el producto de los valores eficaces de la tensión y de la corriente. Y se expresa según la ecuación 4.14: [2]

La fórmula anterior para el FP describe el efecto combinado de la potencia reactiva que proviene del desplazamiento existente entre la corriente y la tensión de entrada, en otras palabras cuando estas ondas no están en la misma fase. La potencia reactiva es energía desaprovechada, ya que no realiza ningún trabajo útil siendo además perjudicial a la red eléctrica. Un factor de potencia elevado implica que la mayor parte de la energía que recibe el dispositivo eléctrico es aprovechada correctamente para efectuar su función. Los balastros electrónicos, como se mostró en el capítulo anterior, se alimentan de una señal de CD, la cual es proporcionada por medio de un puente rectificador de onda completa y un capacitor como filtro de entrada. Esta estructura presenta varias ventajas como son sencillez, robustez y un bajo costo. Sin embargo, un gran inconveniente de esta estructura es su bajo factor de potencia y una alta distorsión armónica. Esto es a causa del capacitor, el cual sólo demanda corriente cuando el voltaje de línea rectificado es mayor que el voltaje presente entre sus terminales. Esta condición se cumple solo en periodos muy cortos cercanos al valor pico de la tensión alterna como se muestra en la figura 4.25. [2] 5.6.2 DISTORSIÓN ARMÓNICA TOTAL Como la etapa alimentación de un balastro electrónico, típicamente consta de un rectificador de onda completa y un capacitor electrolítico como filtro, el cual nos entrega una fuente de directa, DC, no regulada, un factor de potencia del 50 % al 70% y un gran contenido de distorsión de armónicos mayores al 100%, es decir una señal totalmente distorsionada de una señal senoidal. [20]

………… Ec. (4.14)

114

El efecto principal causado por armónicos consiste en la aparición de tensiones no senoidales en diferentes puntos del sistema. Ellos son producidos por la circulación de corrientes distorsionadas a través de las líneas. La circulación de estas corrientes provoca caídas de tensión deformadas que hacen que a los nodos del sistema no lleguen puramente senoidales. Mientras mayores sean las corrientes armónicas circulantes a través de los conductores de un sistema eléctrico de potencia, más distorsionadas serán las tensiones en los nodos del circuito y más agudos los problemas que pueden presentarse por esta causa. [16] Algunos de los efectos producidos por el flujo de corrientes armónicas son: [16]

Aumento en las pérdidas por el efecto Joule (I2R).

Sobrecalentamiento en los conductores del neutro.

Sobrecalentamiento en motores, transformadores y cables, reduciendo su vida.

Vibración en motores y generadores.

Falla en banco de capacitores.

Falla de transformadores.

Efectos de resonancia que amplifican los problemas mencionados anteriormente y pueden provocar incidentes eléctricos, mal funcionamiento y fallo destructivo de equipos de potencia y control.

Problemas de funcionamiento en dispositivos electrónicos sensibles.

Interferencia en sistemas de telecomunicaciones.

Afectaciones en las condiciones de conmutación de los tiristores por el desplazamiento del cruce por cero de la onda de tensión.

Los armónicos son los causantes de numerosos problemas de operación en los sistemas de protección. Entre ellos está la operación incorrecta de fusibles, de interruptores termomagnéticos y equipos y/o sistemas digitales de operación.

5.6.2.1 Medidas correctivas Usando técnicas de conmutación e inyección de señales se puede tener una señal casi senoidal en fase con el voltaje de entrada, es decir obtener un factor de potencia muy cercano al 100% y baja distorsión de armónicos, menor al 10%. Dentro de las técnicas de corrección con elementos pasivos del factor de potencia existen: [20]

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5.6.2.1.1 Circuito llenador de valles “Valley Filled”

En la cual el valor de la capacitancia varía de valor cada medio ciclo obteniendo un factor de potencia típico de 90% y un rizado del 50%. [20] El esquema de llenador de valles que se muestra en la figura 5.5(b), tiene como objetivo corregir el factor de potencia, cargando dos capacitores electrolíticos conectados en serie, de esta manera cada uno de ellos se carga hasta la mitad de la señal rectificada. Por lo tanto solamente cuando la señal rectificada por el puente de diodos cae por debajo de la mitad del pico máximo de voltaje de entrada en cada medio ciclo, los capacitores se descargan en paralelo, llenando el valle entre los picos del voltaje rectificado. Este esquema nos da un buen factor de potencia (0.90) y bajo contenido de armónicos a bajo costo. [21] Lamentablemente el voltaje de corriente directa a la salida del circuito varía en un 50 %, lo que provoca un efecto de modulación en la lámpara, y por otra parte el sistema del balastro y los switches deben diseñarse de tal manera que la variación en la señal de CD no afecte a los componentes. [21] 5.6.2.1.2 Técnicas de inyección de señales “Dither Signal” En la cual se utiliza el principio de linearización de un sistema no lineal de baja frecuencia inyectando una señal de muy alta frecuencia obteniendo un factor de potencia típico de 91% y un rizado del 12%. [20] Si se inyecta una señal de muy alta frecuencia Y, en un sistema no-lineal de baja frecuencia X, el sistema se puede modelar como un sistema lineal de frecuencia X, siempre y cuando se filtren las componentes de alta frecuencia. [21] Dado que la frecuencia inyectada es mucho mayor a la frecuencia de corte del sistema dada por los polos de su función de transparencia, no es posible su detección, ni altera el comportamiento del sistema. [21] Si se inyecta un voltaje, con frecuencia muy alta, en serie con la senoidal de entrada, la zona de conducción de corriente se hace más ancha, es decir la zona muestra

Figura 5.5 Comparación entre rectificadores y Corrección del factor de potencia, técnica “Valley Filled”.

Figura 5. 5 Comparación entre rectificadores y Corrección del factor de potencia, técnica “Valley Filled”.

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decrementa. Esto se debe a que de manera relativa la señal de entrada de baja frecuencia permanece constante ante una señal de alta frecuencia. Este efecto no solamente incrementa el factor de potencia sino que también reduce el contenido de armónicos, con la simple aplicación de un filtro pasa-bajos a la entrada. [21] Para fines prácticos y de diseño de balastros electrónicos solo un alambre es cambiado de lugar en los balastros “Half-Bridge” con el fin de obtener la señal de alta frecuencia a ser inyectada como se muestra en la figura 5.6. 5.6.2.1.3 Técnica de cancelación de voltaje, “Charge Pump” Donde se busca cancelar el voltaje del capacitor electrolítico por la retroalimentación y rectificación de una señal de alta frecuencia obteniendo un factor de potencia típico de 98% y un rizo del 10%. En esta topología al cancelar el voltaje del capacitor por la retroalimentación el sistema ve una impedancia equivalente, la cual, de cierta manera es puramente resistiva. [20] Este esquema es muy parecido a la técnica “Dither Signal”; la única diferencia recae en que la señal inyectada es una señal rectificada, CD, proveniente de una señal de alta frecuencia. [21] Suponiendo que un voltaje de directa, Vcd, se conectase en serie con una resistencia equivalente, Req, y si Vdc, se iguala al voltaje en el capacitor, Vbuf, el voltaje en este último se cancelaria y la entrada, Vac, vería únicamente una resistencia Req. Como se puede apreciar en la figura 5.7. [21] Dentro de la técnica de corrección de factor de potencia “Charge Pump” se pueden encontrar dos modos de retroalimentación, retroalimentación capacitiva e inductiva, como ilustra la figura 5.8.

a) Balastro normal b) Balastro con señal inyectada Figura 5.6 Corrección del factor de potencia por inyección de señales “Dither Signal”.

Figura 5. 6 Corrección del factor de potencia por inyección de señales “Dither Signal”.

117

Como se puede apreciar en la figura 5.8 la retroalimentación capacitiva es de más fácil implementación y de menor costo y volumen, dado que en la inductiva se requiere acoplar el inductor de la lámpara por medio de un transformador, lo cual resultaría costoso en un esquema “Half-Bridge” (medio puente) y ventajoso en un esquema “Push-Pull”. [21] En ambos casos la resistencia equivalente viene dada por el tipo de retroalimentación. [21] 5.6.2.1.4 Técnica “Convertidor de Voltaje” (Boost Converter) Dentro de las técnicas de corrección con elementos activos del factor de potencia existe: la Técnica “Convertidor de Voltaje” (Boost Converter), en esta técnica es necesario el uso de componentes activos y especializados, los cuales hacen un muestreo y analizan la señal de entrada y salida entregándonos una señal regulada de CD, es decir mantienen el mismo nivel de CD a diferentes valores de alimentación. [21] Como se menciono anteriormente, el problema del factor de potencia recae en que el voltaje de entrada es menor que el de salida la mayor parte del tiempo y en que la

Figura 5.7 Circuito de retroalimentación equivalente “Charce Pump”.

Figura 5. 7 Circuito de retroalimentación equivalente “Charce Pump”.

a) Retroalimentación de corriente capacitiva b) Retroalimentación de voltaje inductiva

Figura 5.8 Corrección del factor de potencia usando técnicas de retroalimentación inductiva o capacitiva.

Figura 5. 8 Corrección del factor de potencia usando técnicas de retroalimentación inductiva o capacitiva.

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carga/descarga del capacitor es a una frecuencia mucho menor que la demandada por el circuito a ser alimentado, por lo que se crea una zona muerta y de no-sensibilidad, donde no hay respuesta de la señal. [21] Lo que se trata de hacer con la corrección del factor de potencia en el esquema “Boost Converter” es tener un voltaje a la salida, CD, menor que el voltaje de entrada, AC, antes del inductor “Lb” y disminuir la zona muerta por medio de la carga del capacitor “Cdc” a una frecuencia mucho mayor, como se muestra en la figura 5.9. el voltaje después del inductor “Lb” puede ser mucho mayor al voltaje de entrada. [21] Esta topología puede ser operada a una frecuencia constante con una corriente continua en el inductor “Lb” o en el modo discontinuo, donde la energía almacenada en el inductor “Lb”, cae a cero antes de comenzar un nuevo ciclo. [21] En este esquema de operación que se muestra en la figura 5.9, la corriente en el inductor crece de manera lineal, mientras el switch esta prendido y decrece de la misma manera cuando el switch se apaga. Por lo que el capacitor se carga a una frecuencia mucho mayor a 60 Hz. Cabe resaltar que la corriente sigue al voltaje de entrada n todo momento logrando de esta manera la corrección del factor de potencia. [21] Dado que se controla de energía en el inductor “Lb” se pueden obtener voltajes regulados en el capacitor “Cdc” igual o mucho mayor que el voltaje efectivo de la señal de CA. Sin embargo para tener un óptimo control del factor de potencia, la frecuencia del switch y el ciclo de trabajo se varían de acuerdo a los requerimientos de la carga. [21] Para obtener un voltaje regulado es necesario tener un punto de referencia y un amplificador de error, es decir un elemento que compare la señal obtenida con la referencia y la amplifique para poder convertirla a una señal de frecuencia, por medio de un convertidor de voltaje a frecuencia. [21]

Figura 5.9 Corrección del factor de potencia “Boost Converter”.

Figura 5. 9 Corrección del factor de potencia usando técnicas de retroalimentación inductiva o capacitiva.

Db Lb

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CONCLUSIÓN

En el presente trabajo se definieron y describieron los diferentes tipos de balastros: electromagnéticos y electrónicos, así como las características particulares de cada uno de ellos y también las ventajas y desventajas que presentan al utilizarlos en los sistemas de iluminación.

También se describió de manera general el fenómeno de la luz y los diferentes tipos de iluminación tanto natural como artificial, así como las diferentes de luminarias que existen y su operación.

Además se anexó al final de este trabajo una base de datos con las características particulares y eléctricas de balastros electromagnéticos y electrónicos de diferentes marcas comerciales con el propósito de tener una mayor visión de los balastros que se están comercializando y poder compararlos entre ellos.

Actualmente en nuestro país la demanda energética ha ido aumentando notablemente y las reservas de energía han ido reduciendo considerablemente, por tal motivo se busca del empleo de equipos más eficientes, que permitan un ahorro de la energía eléctrica aprovechándola al máximo.

Las lámparas de descarga son una muy buena alternativa para poder disminuir el consumo de energía eléctrica ya que proporcionan una mayor iluminación y menor consumo de energía que las lámparas incandescentes que normalmente se utilizan en muchos hogares. Pero como se mencionó en el contenido de este trabajo, las lámparas de descarga necesitan indispensablemente de un dispositivo llamado balastro para poder encender o funcionar correctamente, y es este el que proporciona este ahorro energético.

Primeramente aparecieron los balastros electromagnéticos, los cuales son robustos, pesados y generan un zumbido, además como operan a una frecuencia alrededor de 60 Hz producen un parpadeo en las lámparas llamado efecto estroboscópico, que es un tanto molesto para las personas. Sin embargo, con el paso del tiempo nuevas tecnologías surgieron y dieron paso a los balastros electrónicos, los cuales son más livianos, compactos y no presentan zumbidos, además que como estos proporcionan altas frecuencias (entre 20 kHz y 60 kHZ) se elimina el efecto estroboscópico.

Con los balastros podemos llegar a conseguir mejores resultados en cuanto a niveles de iluminación, comparando los balastros electrónicos con los magnéticos, se obtiene un 35.63 % más de nivel de iluminación en los primeros que en los segundos, lo cual nos lleva a concluir que con menor cantidad de luminarias podemos conseguir el mismo nivel de iluminación, logrando así un consumo de energía de casi el 50 % menos; y por ende nos lleva a un mayor ahorro de dinero.

Otra ventaja importante es la larga vida de los equipos tanto del balastro como de la lámpara de descarga en comparación con las lámparas incandescentes. Y es mayor aun la vida útil del balastro electrónico que el electromagnético debido a que el calentamiento de las partes que lo constituyen es menor.

120

Algo muy importante que se puede mencionar es que al utilizar menos luminarias en un sistema eléctrico va a disminuir el consumo de potencia, y por lo tanto se puede reducir en los diseños de las instalaciones la capacidad de los transformadores a instalar.

Además de todas las ventajas de utilizar balastros en los sistemas de iluminación se tienen ciertos inconvenientes tales como generación de armónicos, el factor de potencia y el ruido electromagnético, los cuales si no son bien manejados pueden producir graves problemas, como el calentamiento de los transformadores, bancos de condensadores y daños a otros equipos eléctricos que estén en el sistema eléctrico.

Estos inconvenientes se deben de tener muy en cuenta ya que hoy en día el reemplazo de lámparas incandescentes por lámparas ahorradoras o lámparas fluorescentes compactas que funcionan con balastros tanto electromagnéticos como electrónicos ha ido aumentando considerablemente. Desde un punto de vista de ahorro de energía son una buena opción, pero tiene un efecto colateral debido a la inyección de una gran cantidad de armónicos de corriente en la red, que deben tomar en consideración las empresas distribuidoras de energía eléctrica, en este caso CFE o alguna otra particular.

En general se trató con el presente trabajo de dar una visión más amplia y tener un mejor conocimiento acerca de estos balastros, los cuales hoy en día en nuestro país se han ido utilizando en mayor proporción, además de que se está dando una explicación acerca del funcionamiento y composición de estos balastros, además de una base de datos anexada para que así se tengan las bases para poder elegir entre alguno de ellos, el cual cumpla con las exigencia técnicas y comerciales.

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122

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[21] http://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1080094217/1080094217_02.pdf

[22] Presentacion de Diplomado Philips “Espacio e Iluminación”, The Lighting Education Institute, 2005.

[23] DIARIO OFICIAL DE LA FEDERACIÓN, Tomo CDLVIII No. 6, Director Lic. Jorge Esquerra L. Mexico, D.F., Domingo 10 de Noviembre de 1991. http://dof.gob.mx/nota_to_imagen_fs.php?cod_diario=204960&pagina=-1&fecha=10/11/1991

[24] IEEE 519-1992, Recomendaciones Practicas y Requerimientos de la IEEE para el Control de Armónicos en Sistemas Eléctricos de Potencia.

[25] Gustavo Garcia Rivero, Compatibilidad electromagnética de balastros electrónicos, Tesis para Maestro en ciencias, Istituto Politecnico Nacional, Mexico, D.F. Junio de 2008.

123

APENDICE “BASE DE DATOS DE BALASTROS” BALASTROS ELECTRÓNICOS PHILIPS

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%

TEMP MINIMA DE ARRANQUE

º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM

Instantáneo 120 Standard REL239SC 29 1.16 0.25 <30 50 °F/10 °C B 27* F24T12(21W) 1 Fluorescente si si

Instantáneo 120 Standard REL239SC 43 0.96 0.36 <30 50 °F/10 °C B 27 F24T12(21W) 2 Fluorescente si si



Instantáneo 120 Standard REL239SC 35 1.01 0.31 <30 50 °F/10 °C B 27* F48T12/ES(30W) 1 Fluorescente si si

Instantáneo 120 Standard REL239SC 49 0.79 0.43 <30 50 °F/10 °C B 27 F48T12/ES(30W) 2 Fluorescente si si





Instantáneo 120 Standard REL275SC 50 0.73 0.42 <30 50 °F/10 °C B 27* F96T12/ES(60W) 1 Fluorescente si si

Instantáneo 120 Standard REL275SC 77 0.60 0.64 <30 50 °F/10 °C B 27 F96T12/ES(60W) 2 Fluorescente si si

Instantáneo 120 AmbiStar REB2P32SC 19 1.02 0.30 150 0 °F/-18 °C B 5* F17T8(17W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120 AmbiStar REB2P32SC 19 1.02 0.30 150 0 °F/-18 °C B 5* FBO16T8(17W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 22 1.07 0.18-0.09 15 0 °F/-18 °C B 5* F17T8(17W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 22 1.07 0.18-0.09 15 0 °F/-18 °C B 5* FBO16T8(17W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P32SC 19 1.06 0.17-0.08 15 -20 °F/-19 °C B 5* F17T8(17W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P32SC 19 1.06 0.17-0.08 15 -20 °F/-19 °C B 5* FBO16T8(17W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120 AmbiStar REB2P32SC 31 0.91 0.45 140 0 °F/-18 °C B 5 F17T8(17W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120 AmbiStar REB2P32SC 31 0.91 0.45 140 0 °F/-18 °C B 5 FBO16T8(17W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL2P32N 34 0.98 0.29 30 0 °F/-18 °C B1 5 F17T8(17W) 2 Fluorescente no si

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BALASTROS ELECTRÓNICOS PHILIPS

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM

Instantáneo 120 Standard REL2P32N 34 0.98 0.29 30 0 °F/-18 °C B1 5 FBO16T8(17W) 2 Fluorescente no si

Rápido-Programado 120 Centium RCN2S32SC 39 1.00 0.33 10 32 °F/0 °C B 5 F17T8(17W) 2 Fluorescente no si

Rápido-Programado 120 Centium RCN2S32SC 39 1.00 0.33 10 32 °F/0 °C B 5 FBO16T8(17W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2M32MC 31 0.88 0.26-0.11 10 0 °F/-18 °C A2 5 F17T8(17W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2M32MC 31 0.88 0.26-0.11 10 0 °F/-18 °C A2 5 FBO16T8(17W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 33 0.93 0.28-0.13 15 0 °F/-18 °C B1 5 F17T8(17W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 33 0.93 0.28-0.13 15 0 °F/-18 °C B1 5 FBO16T8(17W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN3P32SC 38 1.07 0.32-0.14 15 0 °F/-18 °C B 6* F17T8(17W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN3P32SC 38 1.07 0.32-0.14 15 0 °F/-18 °C B 6* FBO16T8(17W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P32SC 31 0.90 0.26-0.11 10 -20 °F/-29 °C B 5 F17T8(17W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P32SC 31 0.90 0.26-0.11 10 -20 °F/-29 °C B 5 FBO16T8(17W) 2 Fluorescente no si







Instantáneo 120-277 Centium ICN3P32SC 48 0.92 0.39-0.17 15 0 °F/-18 °C B 6 F17T8(17W) 3 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN3P32SC 48 0.92 0.39-0.17 15 0 °F/-18 °C B 6 FBO16T8(17W) 3 Fluorescente no si




125


TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM






Instantáneo 120 Standard REL4P325C 61 0.96 0.51 20 0 °F/-18 °C B 7 F17T8(17W) 4 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P325C 61 0.96 0.51 20 0 °F/-18 °C B 7 FBO16T8(17W) 4 Fluorescente no si









Instantáneo 120 Standard REL2P32N 30 1.04 0.29 30 0 °F/-18 °C B1 5* F25T8(25W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL2P32N 30 1.04 0.29 30 0 °F/-18 °C B1 5* FBO24T8(25W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 29 1.06 0.24-0.11 15 0 °F/-18 °C B1 5* F25T8(25W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 29 1.06 0.24-0.11 15 0 °F/-18 °C B1 5* FBO24T8(25W) 1 Fluorescente no si




126


TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM


















Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 74 1.04 0.62 20 0 °F/-18 °C B 7* F25T8(25W) 3 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 74 1.04 0.62 20 0 °F/-18 °C B 7* FBO24T8(25W) 3 Fluorescente no si




127

BLASTROS ELECTRÓNICOS PHILIPS

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM









Instantáneo 120 AmbiStar REB4P32SC 77 0.81 1.31 125 0 °F/-18 °C B 7 FBO24T8/ES(25W) 4 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 89 0.94 0.74 20 0 °F/-18 °C B 7 F25T8(25W) 4 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 89 0.94 0.74 20 0 °F/-18 °C B 7 FBO24T8/ES(25W) 4 Fluorescente no si


Rápido-Programado 120 Centium RCN4S32SC 101 0.95 0.84 10 32 °F/0 °C B 8 FBO24T8/ES(25W) 4 Fluorescente no si


Instantáneo 120-277 Centium ICN4P32SC 89 0.91 0.74-0.32 10 0 °F/-18 °C B 7 FBO24T8/ES(25W) 4 Fluorescente no si


Instantáneo 120-277 Optanium IOP4P32SC 85 0.88 0.72-0.31 10 -20 °F/-29 °C B 7 FBO24T8/ES(25W) 4 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL2P32N 35 1.10 0.31 25 60 °F/16 °C B1 5* F32T8/ES(30W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 33 1.03 0.28-0.12 10 60 °F/16 °C B1 5* F32T8/ES(30W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P32SC 33 1.05 0.28-0.12 10 60 °F/16 °C B 5* F32T8/ES(30W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL2P32N 54 0.87 0.46 20 60 °F/16 °C B1 5 F32T8/ES(30W) 2 Fluorescente no si

Rápido-Programado 120 Centium RCN2S32SC 60 0.88 0.51 10 60 °F/16 °C B 1 F32T8/ES(30W) 2 Fluorescente no si

128


TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM

Instantáneo 120-277 Centium ICN2M32MC 54 0.88 0.45-0.20 10 0 °F/-18 °C A2 5 F32T8/ES(30W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 54 0.88 0.45-0.20 10 60 °F/16 °C B1 5 F32T8/ES(30W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN3P32SC 61 1.01 0.51-0.22 10 60 °F/16 °C B 6* F32T8/ES(30W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P32SC 52-51 0.87 0.44-0.19 10 60 °F/16 °C B 5 F32T8/ES(30W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP3P32SC 59-58 1.00 0.50-0.21 10 60 °F/16 °C B 6* F32T8/ES(30W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 87 1.00 0.73 20 60 °F/16 °C B 7* F32T8/ES(30W) 3 Fluorescente no si


Instantáneo 120-277 Centium ICN3P32SC 79 0.88 0.66-0.29 10 60 °F/16 °C B 6 F32T8/ES(30W) 3 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN4P32SC 87 1.00 0.73-0.32 10 60 °F/16 °C B 7* F32T8/ES(30W) 3 Fluorescente no si


Instantáneo 120-277 Optanium IOP4P32SC 84-82 0.97 0.70-0.30 10 60 °F/16 °C B 7* F32T8/ES(30W) 3 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 104 0.88 0.87 20 60 °F/16 °C B 7 F32T8/ES(30W) 4 Fluorescente no si


Instantáneo 120-277 Centium ICN4P32SC 105 0.88 0.88-0.38 10 60 °F/16 °C B 7 F32T8/ES(30W) 4 Fluorescente no si




Instantáneo 120 AmbiStar REB2P32SC 33 1.00 0.48 140 0 °F/-18 °C B 5* F32T8/U6(32W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL2P32N 38 1.10 0.34 25 0 °F/-18 °C B1 5* F32T8(32W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL2P32N 38 1.10 0.34 25 0 °F/-18 °C B1 5* FBO31T8(32W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL2P32N 38 1.10 0.34 25 0 °F/-18 °C B1 5* F32T8/U6(32W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 36 1.03 0.30-0.14 15 0 °F/-18 °C B1 5* F32T8(32W) 1 Fluorescente no si

129


TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM

Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 36 1.03 0.30-0.14 15 0 °F/-18 °C B1 5* FBO31T8(32W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 36 1.03 0.30-0.14 15 0 °F/-18 °C B1 5* F32T8/U6(32W) 1 Fluorescente no si



Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P32SC 35 1.05 0.30-0.13 10 -20 °F/-29 °C B 5* F32T8/U6(32W) 1 Fluorescente no si



Instantáneo 120 AmbiStar REB2P32SC 56 0.88 0.80 120 0 °F/-18 °C B 5 F32T8/U6(32W) 2 Fluorescente no si



Instantáneo 120 Standard REL2P32N 58 0.87 0.49 20 0 °F/-18 °C B1 5 F32T8/U6(32W) 2 Fluorescente no si



Rápido-Programado 120 Centium RCN2S32SC 63 0.88 0.53 10 32 °F/0 °C B 1 F32T8/U6(32W) 2 Fluorescente no si



Instantáneo 120-277 Centium ICN2M32MC 59 0.88 0.50-0.21 10 0 °F/-18 °C A2 5 F32T8/U6(32W) 2 Fluorescente no si



Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 59 0.88 0.49-0.22 10 0 °F/-18 °C B1 5 F32T8/U6(32W) 2 Fluorescente no si



130


TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM

Instantáneo 120-277 Centium ICN3P32SC 65 1.01 0.54-0.24 10 0 °F/-18 °C B 6* F32T8/U6(32W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P32SC 55-54 0.87 0.47-0.20 10 -20 °F/-29 °C B 5 F32T8(32W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P32SC 55-54 0.87 0.47-0.20 10 -20 °F/-29 °C B 5 FBO31T8(32W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P32SC 55-54 0.87 0.47-0.20 10 -20 °F/-29 °C B 5 F32T8/U6(32W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP3P32SC 63-62 1.00 0.53-0.23 10 -20 °F/-29 °C B 6* F32T8(32W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP3P32SC 63-62 1.00 0.53-0.23 10 -20 °F/-29 °C B 6* FBO31T8(32W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP3P32SC 63-62 1.00 0.53-0.23 10 -20 °F/-29 °C B 6* F32T8/U6(32W) 2 Fluorescente no si



Instantáneo 120 AmbiStar REB4P32SC 80 0.84 1.36 125 0 °F/-18 °C B 7* F32T8/U6(32W) 3 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 94 1.00 0.79 20 0 °F/-18 °C B 7* F32T8(32W) 3 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 94 1.00 0.79 20 0 °F/-18 °C B 7* FBO31T8(32W) 3 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 94 1.00 0.79 20 0 °F/-18 °C B 7* F32T8/U6(32W) 3 Fluorescente no si






Instantáneo 120-277 Centium ICN3P32SC 85 0.88 0.71-0.31 10 0 °F/-18 °C B 6 F32T8/U6(32W) 3 Fluorescente no si



Instantáneo 120-277 Centium ICN4P32SC 93 1.00 0.78-0.33 10 0 °F/-18 °C B 7* F32T8/U6(32W) 3 Fluorescente no si

131


TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM




Instantáneo 120-277 Optanium IOP4P32SC 90-88 0.97 0.75-0.32 10 -20 °F/-29 °C B 7* F32T8(32W) 3 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP4P32SC 90-88 0.97 0.75-0.32 10 -20 °F/-29 °C B 7* FBO31T8(32W) 3 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP4P32SC 90-88 0.97 0.75-0.32 10 -20 °F/-29 °C B 7* F32T8/U6(32W) 3 Fluorescente no si



Instantáneo 120 AmbiStar REB4P32SC 103 0.81 1.57 125 0 °F/-18 °C B 7 F32T8/U6(32W) 4 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 112 0.88 0.94 20 0 °F/-18 °C B 7 F32T8(32W) 4 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 112 0.88 0.94 20 0 °F/-18 °C B 7 FBO31T8(32W) 4 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Standard REL4P32SC 112 0.88 0.94 20 0 °F/-18 °C B 7 F32T8/U6(32W) 4 Fluorescente no si






Instantáneo 120-277 Centium ICN4P32SC 112 0.88 0.94-0.4 10 0 °F/-18 °C B 7 F32T8/U6(32W) 4 Fluorescente no si




Instantáneo 120-277 Centium ICN2P32N 42 1.00 0.35-0.15 10 32 °F/0 °C B1 5* F40T8(40W) 1 Fluorescente no si

132

BALATROS ELECTRÓNICOS PHILIPS

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P32SC 41 1.01 0.35-0.15 10 32 °F/0 °C B 5* F40T8(40W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN3P32SC 77 1.00 0.65-0.28 10 32 °F/0 °C B 6* F40T8(40W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP3P32SC 74-72 1.01 0.64-0.27 10 32 °F/0 °C B 6* F40T8(40W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Centium ICN4P32SC 112 0.97 0.94-0.40 10 32 °F/0 °C B 7* F40T8(40W) 3 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP4P32SC 110-107 0.93 0.92-0.38 10 32 °F/0 °C B 7* F40T8(40W) 3 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Centium RCN2P59SC 68 1.10 0.60 30 32 °F/0 °C A 5* F96T8/ES(57W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P59SC 64 1.05 0.56-0.25 10 60 °F/16 °C B 5* F96T8/ES(57W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Centium RCN2P59SC 106 0.85 0.39 10 32 °F/0 °C A 5 F96T8/ES(57W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P59SC 103 0.87 0.86-0.37 10 60 °F/16 °C B 5 F96T8/ES(57W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Centium RCN2P59SC 70 1.10 0.62 20 32 °F/0 °C A 5* F96T8(59W)/(51W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P59SC 67 1.05 0.56-0.25 10 32 °F/0 °C B 5* F96T8(59W)/(51W) 1 Fluorescente no si

Instantáneo 120 Centium RCN2P59SC 110 0.88 0.94 10 32 °F/0 °C A 5 F96T8(59W)/(51W) 2 Fluorescente no si

Instantáneo 120-277 Optanium IOP2P59SC 107 0.87 0.91-0.39 10 32 °F/0 °C B 5 F96T8(59W)/(51W) 2 Fluorescente no si

Rápido-Programado 120-277 Centium ICN2S86 59 1.02 0.50-0.23 20 -20 °F/-29 °C C 3 F48T8/HO(44W) 1 Fluorescente no no


Rápido-Programado 120-277 Centium ICN2S86 70 1.00 0.58-0.26 20 -20 °F/-29 °C C 3 F60T8/HO(55W 1 Fluorescente no no

Rápido-Programado 120-277 Centium ICN2S86 118 0.92 1.04-0.45 10 -20 °F/-29 °C C 1 F60T8/HO(55W 2 Fluorescente no no





Rápido-Programado 120-277 Centium ICN2S28 19 1.07 20

0.16-0.07 0 °F/-18 °C D 9 F14T5(14W) 1 Fluorescente no si

133


TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM

Instantáneo 120-277 Centium ICN2M32MC 36 1.05 20 0.30-0.13 32 °F/0 °C A2 5 F14T5(14W) 2 Fluorescente no si



Rápido-Programado 120-277 Centium ICN3S14D 36 1.00 10


Rápido-Programado 120-277 Centium ICN3S14D 50 1.00 10










Rápido-Programado 120-277 Centium ICN2S28 64-63 1.03 10







0.24-0.12 0 °F/-18 °C D 9

FC9T5(22W Circular) 1 Fluorescente no si


0.46-0.20 0 °F/-18 °C D 10



0.35-0.16 0 °F/-18 °C D 9



0.68-0.29 0 °F/-18 °C D 10


Rápido-Programado 120-277

SmartMate

ICF2S42M2LD 61 0.85 10

0.51-0.22 0 °F/-18 °C D 9

FC9T5(22W) & FC12T5(40W) 1 & 1 Fluorescente no si


0.58-0.25 0 °F/-18 °C D 10

FC9T5(22W) & FC12T5(40W) 1 & 1 Fluorescente no si


0.46-0.21 0 °F/-18 °C D 9

FC12T5/HO(55W Circular) 1 Fluorescente no si


0.89-0.38 0 °F/-18 °C D 10

FC12T5/HO(55W Circular) 2 Fluorescente no si


0.25-0.12 0 °F/-18 °C D 9 F24T5/HO(24W) 1 Fluorescente no si



134


TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM






0.52-0.23 -20 °F/-29 °C D 9 F54T5/HO(54W) 1 Fluorescente no si


1.00-0.43 -20 °F/-29 °C D 10 F54T5/HO(54W) 2 Fluorescente no si

Rápido-Programado 120-277 Centium

ICN4S5490C2LSG 182-179 1.00 10

1.52-0.66 -20 °F/-29 °C G 11* F54T5/HO(54W) 3 Fluorescente no si

Rápido-Programado 120-277 Centium

ICN4S5490C2LSG 240-234 1.00 10

2.00-0.86 -20 °F/-29 °C G 11* F54T5/HO(54W) 4 Fluorescente no si


0.76-0.33 0 °F/-18 °C D 9 F80T5/HO(80W) 1 Fluorescente no no


SmartMate

ICF2S13H1LD 16 1.00 10

0.13-0.06 0 °F/-18 °C 1 4

CFQ13W/G24q(13W) 1

Fluorescente Compacta no si


SmartMate

ICF2S13H1LD 16 1.00 10

0.13-0.06 0 °F/-18 °C 1 4 PL-C13W/4P(13W) 1



SmartMate

ICF2S13H1LD 16 1.00 10

0.13-0.06 0 °F/-18 °C 1 4 F13DBX/4P(13W) 1



SmartMate

ICF2S13H1LD 29 1.00 10

0.25-0.11 0 °F/-18 °C 1 5

CFQ13W/G24q(13W) 2



SmartMate

ICF2S13H1LD 29 1.00 10

0.25-0.11 0 °F/-18 °C 1 5 PL-C13W/4P(13W) 2



SmartMate

ICF2S13H1LD 29 1.00 10

0.25-0.11 0 °F/-18 °C 1 5 F13DBX/4P(13W) 2



SmartMate

ICF2S13H1LD 16 1.00 10

0.13-0.06 0 °F/-18 °C 1 4 CFTR13W/GX24q 1



SmartMate

ICF2S13H1LD 16 1.00 10

0.13-0.06 0 °F/-18 °C 1 4 F13TBX/4P(13W) 1



SmartMate

ICF2S13H1LD 29 1.00 10

0.25-0.11 0 °F/-18 °C 1 5 CFTR13W/GX24q 2



SmartMate

ICF2S13H1LD 29 1.00 10

0.25-0.11 0 °F/-18 °C 1 5 F13TBX/4P(13W) 2



SmartMate

ICF2S26H1LD 27 1.00 10

0.23-0.10 0 °F/-18 °C 1 4

CFQR26W/G24q(26W) 1



SmartMate

ICF2S26H1LD 27 1.00 10

0.23-0.10 0 °F/-18 °C 1 4 PL-C26W/4PV 1



SmartMate

ICF2S26H1LD 27 1.00 10

0.23-0.10 0 °F/-18 °C 1 4 F26DBX/4P(26W) 1



SmartMate

ICF2S26H1LD 51 1.00 10

0.43-0.19 0 °F/-18 °C 1 5

CFQR26W/G24q(26W) 2



SmartMate

ICF2S26H1LD 51 1.00 10

0.43-0.19 0 °F/-18 °C 1 5 PL-C26W/4PV 2


135


TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM


SmartMate

ICF2S26H1LD 51 1.00 10

0.43-0.19 0 °F/-18 °C 1 5 F26DBX/4P(26W) 2



SmartMate

ICF2S26H1LD 29 1.10 10

0.24-0.11 0 °F/-18 °C 1 4

CFTR26W/GX24q(26W) 1



SmartMate

ICF2S26H1LD 29 1.10 10

0.24-0.11 0 °F/-18 °C 1 4 PL-T26W(26W) 1



SmartMate

ICF2S26H1LD 29 1.10 10

0.24-0.11 0 °F/-18 °C 1 4 F26TBX/4P(26W) 1



SmartMate

ICF2S26H1LD 54 1.00 10

0.45-0.20 0 °F/-18 °C 1 5




SmartMate

ICF2S26H1LD 54 1.00 10

0.45-0.20 0 °F/-18 °C 1 5 PL-T26W(26W) 2



SmartMate

ICF2S26H1LD 54 1.00 10

0.45-0.20 0 °F/-18 °C 1 5 F26TBX/4P(26W) 2



SmartMate

ICF2S42M2LD 55 1.00 10

0.46-0.21 0 °F/-18 °C 2 5




SmartMate

ICF2S42M2LD 55 1.00 10

0.46-0.21 0 °F/-18 °C 2 5 PL-T26W(26W) 2



SmartMate

ICF2S42M2LD 55 1.00 10

0.46-0.21 0 °F/-18 °C 2 5 F26TBX/4P(26W) 2



SmartMate

ICF2S26H1LD 36 0.98 10

0.31-0.13 0 °F/-18 °C 1 4




SmartMate

ICF2S26H1LD 36 0.98 10

0.31-0.13 0 °F/-18 °C 1 4 PL-T32W(32W) 1



SmartMate

ICF2S26H1LD 36 0.98 10

0.31-0.13 0 °F/-18 °C 1 4 F32TBX/4P(32W) 1



SmartMate

ICF2S42M2LD 68 0.98 10

0.57-0.25 0 °F/-18 °C 2 5




SmartMate

ICF2S42M2LD 68 0.98 10

0.57-0.25 0 °F/-18 °C 2 5 PL-T32W(32W) 2



SmartMate

ICF2S42M2LD 68 0.98 10

0.57-0.25 0 °F/-18 °C 2 5 F32TBX/4P(32W) 2



SmartMate

ICF2S26H1LD 46 0.98 10

0.38-0.17 0 °F/-18 °C 1 4




SmartMate

ICF2S26H1LD 46 0.98 10

0.38-0.17 0 °F/-18 °C 1 4 PL-T42W(42W) 1



SmartMate

ICF2S26H1LD 46 0.98 10

0.38-0.17 0 °F/-18 °C 1 4 F42TBX/4P(42W) 1



SmartMate

ICF2S42M2LD 93 0.97 10

0.78-0.33 0 °F/-18 °C 2 5




SmartMate

ICF2S42M2LD 93 0.97 10

0.78-0.33 0 °F/-18 °C 2 5 PL-T42W(42W) 2



SmartMate

ICF2S42M2LD 93 0.97 10

0.78-0.33 0 °F/-18 °C 2 5 F42TBX/4P(42W) 2


136


TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) FAMILIA No DE

CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W)

FACTOR DE

BALASTRO (FB)

CORRIEN-TE DE

LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD

%


º F/ º C DIMEN-

CION CONEX-

ION T/LAMPARA

No DE LAMPA-

RAS LAMPARA AHORRA-

DOR

CERTIFI-CADO NOM

Rápido-Programado 127 Mark 10

REZ2Q26M2LD35M 58/16 1.00/0.05 10 0.48 50 °F/10 °C 2 26

CFQ26W/G24q(26W) 2

Fluorescente Compacta no no


REZ2Q26M2LD35M 58/16 1.00/0.05 10 0.48 50 °F/10 °C 2 26 PL-C26W/4P(26W) 2



VEZ2Q26M2LD35M 58/16 1.00/0.05 10 0.21 50 °F/10 °C 2 26

CFQ26W/G24q(26W) 2



VEZ2Q26M2LD35M 58/16 1.00/0.05 10 0.21 50 °F/10 °C 2 26 PL-C26W/4P(26W) 2



REZ2Q26M2LD35M 58/16 1.00/0.05 10 0.48 50 °F/10 °C 2 26

CFTR26W/G24q(26W) 2



REZ2Q26M2LD35M 58/16 1.00/0.05 10 0.48 50 °F/10 °C 2 26 PL-T26W(26W) 2



VEZ2Q26M2LD35M 58/16 1.00/0.05 10 0.21 50 °F/10 °C 2 26

CFTR26W/G24q(26W) 2



VEZ2Q26M2LD35M 58/16 1.00/0.05 10 0.21 50 °F/10 °C 2 26 PL-T26W(26W) 2



REZ2T42M3LD35M 98/20 1.00/0.05 10 0.82 50 °F/10 °C 3 26




REZ2T42M3LD35M 98/20 1.00/0.05 10 0.82 50 °F/10 °C 3 26 PL-T42W(42W) 2



VEZ2T42M3LD35M 98/20 1.00/0.05 10 0.36 50 °F/10 °C 3 26




VEZ2T42M3LD35M 98/20 1.00/0.05 10 0.36 50 °F/10 °C 3 26 PL-T42W(42W) 2



REZ2S32SC35M 38/13 1.00/0.05 10 0.32 50 °F/10 °C B 25 F17T8(17W) 2 Fluorescente no no


REZ2S32SC35M 38/13 1.00/0.05 10 0.32 50 °F/10 °C B 25 FBO16T8(17W) 2 Fluorescente no no


VEZ2S32SC35M 38/13 1.00/0.05 10 0.14 50 °F/10 °C B 25 F17T8(17W) 2 Fluorescente no no


VEZ2S32SC35M 38/13 1.00/0.05 10 0.14 50 °F/10 °C B 25 FBO16T8(17W) 2 Fluorescente no no






VEZ3S32SC35M 56/18 1.00/0.05 10 0.21 50 °F/10 °C B 24 F17T8(17W) 3 Fluorescente no no


VEZ3S32SC35M 56/18 1.00/0.05 10 0.21 50 °F/10 °C B 24 FBO16T8(17W) 3 Fluorescente no no





137

BALATROS ELECTROMAGNÉTICO PHILIPS

TIPO/BALASTRO TIPO DE

ENCENDIDO TENSION DE

LINEA (v) No DE CATALOGO

POTENCIA DE LINEA

(W) CORRIENTE

DE LINEA (A)

FACTOR DE

POTENCIA THD % TIPO DE LAMPARA T/LAMPARA No DE

LAMPARAS LAMPARA

Electromagnético

220 VTI35A26IG P

0.22 0.92

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VSTI70B26 IG P* 0.98 0.4

MHN/MHW-TD

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VTI70B26IG-40 P 0.98 0.38

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VSTI70A26IG P*

0.4 0.95

MHN/MHW-TD

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VTI70A26 IG-40 P 0.4 0.92

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VSTE70A26IG P* 0.4 0.95

MHN/MHW-TD

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VTE70A26IG-40 P 0.4 0.95

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VTI100A26IG40

0.54 0.95

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VSTI150B26IG P* 1.8 0.5

MHN/MHW-TD

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VTI150B26IG-40 P 1.8 0.5

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VSTI150A26IG P* 0.8 0.95

MHN/MHW-TD

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VTI150A26IG-40 P 0.85 0.95

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VSTE150A26IG P* 0.8 0.95

MHN/MHW-TD

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VMTI250B26IG** 2.15 0.45

Estándar Philips Vapor Metálico

Electromagnético

220 VMTI250A26IG P** 1.3 0.95


Electromagnético

220 VMTE250A26IG P** 1.3 0.95


Electromagnético

220 VSTI250B26IGOS P*** 3 0.42

Estándar Osram Vapor Metálico

Electromagnético

220 VSTI250A26IGOS P*** 1.3 0.95


Electromagnético

220 VSTE250A26IGOS P*** 1.3 0.95


Electromagnético

220 VMTI400B26IG** 3.25 0.45


Electromagnético

220 VMTI400A26IG P** 2.1 0.95


Electromagnético

220 VMTE400A26IG P** 2.1 0.95


Electromagnético

220 VSTI400B26IGOS P*** 4.6 0.4


138

BALASTROS ELECTROMAGNÉTICOS PHILIPS




POTENCIA DE LINEA

(W) CORRIENTE

DE LINEA (A)

FACTOR DE


LAMPARAS LAMPARA

Electromagnético

220 VSTI400A26IGOS P*** 2.1 0.95


Electromagnético

220 VSTE400A26IGOS P*** 2.1 0.95


Electromagnético

220 VMTE1000A26IG P** 5 0.95


Electromagnético

220 VSTE1000A26IGOS P*** 5 0.95


Electromagnético

220 VTE2000A26IG P** 9.5 0.92


Electromagnético

380 VTE2000A36IG P** 5.3 0.95


Electromagnético

220 VTE2000A26IGE P** 9.5 0.95


Electromagnético

220 VTE2000A26-OS P*** 9.5 0.95


Electromagnético

380 VTE2000A36-OS P*** 5.3 0.95


Electromagnético

220 CDM35A26IGTP 0.22 0.95

Vapor Metálico

Electromagnético

220 CDM70A26IGTP 0.4 0.95

Vapor Metálico

Electromagnético

220 CDM150A26IGTP 0.85 0.95

Vapor Metálico

Electromagnético

220 VMTI80A26 P

0.42 0.95

Vapor de Mercurio

Electromagnético

220 VMTE80A26 P

0.42 0.95

Vapor de Mercurio

Electromagnético

220 VMTI125A26 P

0.65 0.95

Vapor de Mercurio

Electromagnético

220 VMTE125A26 P

0.65 0.95

Vapor de Mercurio

Electromagnético

220 VMTI250B26 P

2.15 0.95

Vapor de Mercurio

Electromagnético

220 VMTI250A26 P

1.3 0.95

Vapor de Mercurio

Electromagnético

220 VMTE250A26 P

1.3 0.95

Vapor de Mercurio

Electromagnético

220 VMTI400B26 P

3.25 0.95

Vapor de Mercurio

Electromagnético

220 VMTI400A26 P

2.1 0.95

Vapor de Mercurio

Electromagnético

220 VMTE400A26 P

2.1 0.95

Vapor de Mercurio

139

BALASTROS EECTROMAGNÉTICOS PHILIPS




POTENCIA DE LINEA

(W) CORRIENTE

DE LINEA (A)

FACTOR DE


LAMPARAS LAMPARA

Electromagnético

220 VMTE1000A26 P 4.8 0.95

Vapor de Mercurio

Electromagnético

220 VSTI70B26IG P

0.98 0.4

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTI70A26IG P

0.4 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTE70A26IG P

0.4 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTI100B26IG P 1.2 0.44

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTI100A26IG P 0.54 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTE100A26IG P 0.54 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTI150B26IG P 1.8 0.5

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTI150A26IG P 0.8 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTE150A26IG P 0.8 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTI250B26IGOS P 3 0.42

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTI250A26IGOS P 1.3 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTE250A26IGOS P 1.3 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTI400B26IGOS P 4.6 0.4

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTI400A26IGOS P 2.1 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTE400A26IGOS P 2.1 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSI600A26IG P

3.1 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético

220 VSTE1000A26IGOS P 4.8 0.95

Vapor de Sodio

Electromagnético Convencional 127 SPC7/9/B16 11,0 0,17 0,50

T

1 Fluorescente

Electromagnético Convencional 220 SPC7/9/11B26 12,0 0,17 0,38

T

1 Fluorescente

Electromagnético Convencional 127 SPC13B16 18,0 0,28 0,50

T

1 Fluorescente

140

BALASTROS OSRAM


ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v) DESCRIPCION (W) (FB) CORRIENTE DE

LINEA (A) F.P. THD %


º F/ º C

LÚMENES DEL SISTEMA

LAMPARA Y BALASTRO

TIPO DE LAMPARA T/LAMPARA

No DE LAMPARAS LAMPARA

Electrónico Instantáneo 120 QTP 2X32T8/120 ISN-SC 59 0.88 0.5 > 0.98 < 10 –29°C 5280 T8 2x FO32/XP 2 Fluorescente

Electrónico Instantáneo 120 QTP 2X32T8/120 ISN-SC 55 0.88 0.46 > 0.98 < 10 –29°C 5016 T8 2x FO30/SS 2 Fluorescente



Electrónico Instantáneo 120 QTP 2X32T8/120 ISN-SC 59 0.88 0.5 > 0.98 < 10 –29°C 5104 T8 2x FBO32/XP 2 Fluorescente











Electrónico Instantáneo 120 QTP 3X32T8/120 ISN-SC 83 0.89 0.71 > 0.98 <15% –29°C 7409 T8 3x FBO31/XP 3 Fluorescente

Electrónico Instantáneo 120 QTP 3X32T8/120 ISN-SC 67 0.9 0.61 > 0.97 <15% –29°C 5873 T8 3x FO25/XP 3 Fluorescente


Electrónico Instantáneo 120 QTP 3X32T8/120 ISN-SC 81 1 0.67 > 0.98 <10% –29°C 7500 T8 2x FO40/XP 2 Fluorescente



Electrónico Instantáneo 120 QTP 4X32T8/120 ISN-SC 105 0.88 0.91 > 0.98 <10% –29°C 10032 T8 4x FO30/SS 4 Fluorescente





Electrónico Instantáneo 120 QTP 4X32T8/120 ISN-SC 88 0.9 0.74 >.97 <15% –29°C 7830 T8 4x FO25/XP 4 Fluorescente




141

BALASTROS OSRAM


ENCENDIDO

TENSION DE LINEA




º F/ º C


LAMPARA Y BALASTRO



Electrónico Instantáneo 120-277 QTP2x32T8/UNV ISN-SC 59 0.88 0.50/0.21 >.98 <10% –29°C 5280 T8 2x FO32/XP 2 Fluorescente

Electrónico Instantáneo 120-277 QTP2x32T8/UNV ISN-SC 55 0.88 0.46/0.20 >.98 <10% –29°C 5016 T8 2x FO30/SS 2 Fluorescente



Electrónico Instantáneo 120-277 QTP2x32T8/UNV ISN-SC 59 0.88 0.50/0.21 >.98 <10% –29°C 5104 T8 2x FBO32/XP 2 Fluorescente














Electrónico Instantáneo 120-277 QTP3x32T8/UNV ISN-SC 81 1 0.67/0.29 >.98 <10% –29°C 7500 T8 2x FO40/XP 2 Fluorescente












142

BALASTROS OSRAM


ENCENDIDO

TENSION DE LINEA




º F/ º C


LAMPARA Y BALASTRO



Electrónico Instantáneo 120-277 QTP2x59T8/UNV ISN-SC 59 0.88 0.93/0.40 >.98 <10% –18°C 10735 T8 2x FO96T8/XP (59W) 2 Fluorescente

Electrónico Instantáneo 120-277 QTP2x59T8/UNV ISN-SC 55 0.88 0.93/0.40 >.98 <10% –18°C 10030 T8 2x FO96T8/XP (55W) 2 Fluorescente

Electrónico Rápido Programado 120-277

QTP2x39-24T5HO/UNV PSN 55/54 1 0.47 / 0.20

>.98 / >.97 <10% -18°C 4000 T5 HO 2x FQ24T5HO 2 Fluorescente


QTP2x39-24T5HO/UNV PSN 29 1 0.24 / 0.12

>.98 / >.85

<10% / <15% -18°C 2000 T5 HO 1x FQ24T5HO 1 Fluorescente


QTP2x39-24T5HO/UNV PSN 85/83 1 0.76 / 0.32



QTP2x39-24T5HO/UNV PSN 42 1 0.35 / 0.14



QTP2x39-24T5HO/UNV PSN 66/64 0.94 0.56 / 0.24

>.98 / >.98 <10% -18°C 5452 T5 HO

2x DULUX L 36W 2 Fluorescente


QTP2x39-24T5HO/UNV PSN 34 0.93 0.29 / 0.14

>.98 / >.90 <10% -18°C 2697 T5 HO



QTP2x39-24T5HO/UNV PSN 51/50 1.03 0.43 / 0.19

>.98 / >.96 <10% -18°C 5452 T5 HO



QTP2x39-24T5HO/UNV PSN 26 1.02 0.22 / 0.11

>.98 / >.85

<10% / <15% -18°C 1836 T5 HO



QTP2x39-24T5HO/UNV PSN 84/82 0.99 0.71 / 0.30

>.98 / >.98 <10% -18°C 6336 T5 HO

2x PENTRON Circ 40W 2 Fluorescente

Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP2x54T5HO/UNV PSN

121 / 118 1 1.00 / 0.43

>.98 / >.97 <10% -28°C 10000

T5 HO y T8 de 58 W 2x FQ54T5HO 2 Fluorescente

Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP2x54T5HO/UNV PSN 61 1 0.50 / 0.24

>.98 / >.90

<10% / <15% -28°C 5000

T5 HO y T8 de 58 W 1x FQ54T5HO 1 Fluorescente


116 / 112

0.95 / 0.94 0.98 / 0.42

>.98 / >.97 <10% -28°C 9120 / 9024

T5 HO y T8 de 58 W


Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP2x54T5HO/UNV PSN 59 / 58 0.94 0.49 / 0.24

>.98 / >.90

<10% / <15% -28°C 4512

T5 HO y T8 de 58 W



111 / 108 0.89 0.93 / 0.40

>.98 / >.97 <10% -28°C 7120

T5 HO y T8 de 58 W

2x PENTRON Circ 55 2 Fluorescente

Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP2x54T5HO/UNV PSN 57 0.89 0.48 / 0.23

>.98 / >.85

<10% / <15% -28°C 3560

T5 HO y T8 de 58 W

1x PENTRON Circ 55 1 Fluorescente

Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP1x80T5HO/UNV PSN 90 / 90 1 0.74 / 0.32

>.98 / >.98 <10% -18°C 7000

T5 HO y DULUX L de 80 W 1x FQ80T5HO 1 Fluorescente

Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP2x28T5/UNV PSN 65 / 63 1 0.55 / 0.23

>.98 / >.98 <10% -18°C 5800 T5 HE 2x FH28WHE 2 Fluorescente

Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP2x28T5/UNV PSN 32 1 0.27 / 0.12

>.98 / >.96

<10% / <15% -18°C 2900 T5 HE 1x FH28WHE 1 Fluorescente

Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP2x28T5/UNV PSN 80 / 78 1 0.67 / 0.28


Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP2x28T5/UNV PSN 38 0.97 0.32 / 0.14


143

BALASTROS OSRAM


ENCENDIDO

TENSION DE LINEA




º F/ º C


LAMPARA Y BALASTRO





Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP2x28T5/UNV PSN 23 / 24 0.99 0.23 / 0.09

>.98 / >.93



>.98 / >.96



>.98 / >.96


Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP2x26CF/UNV 28 1 0.50/0.22 >.98 <10% -18°C 1800

FC, DULUX L, DULUX SE, Circular T5

1x 26 DD/E, DT/E 1

Fluorescente Compacta


FC, DULUX L, DULUX SE, Circular T5

2x 26 DD/E, DT/E 2


Electrónico Rápido Programado 120-277 QTP2x26CF/UNV 35 0.98 0.50/0.22 >.98 <10% -18°C 2350

FC, DULUX L, DULUX SE, Circular T5 1x 32 DT/E 1



FC, DULUX L, DULUX SE, Circular T5 1x 42 DT/E 1



QTP2x26/32/42CF/UNV DM 54 1.02 0.50/0.22 >.98 <10% -18°C 3670

FC, DULUX L, Circular T5 2x 26 DT/E 2



QTP2x26/32/42CF/UNV DM 69 0.96 0.50/0.22 >.98 <10% -18°C 4600




QTP2x26/32/42CF/UNV DM 94 0.95 0.90/0.40 >.98 <10% -18°C 6080




QTP2x26/32/42CF/UNV DM 62 1 0.53/0.23 >.98 <10% -18°C 4300




QTP2x26/32/42CF/UNV DM 71 0.92 0.57/0.25 >.98 <10% -18°C 4780



Electrónico Rápido 120 QT1x6-8/FM/120 8 1 0.11 >0.5 <200% -15°C 330 T2 (120V) 1x FM 6 1 Fluorescentes Miniatura



144

BALASTROS OSRAM


ENCENDIDO

TENSION DE LINEA




º F/ º C


LAMPARA Y BALASTRO




Electromagnético Rápido 120-277 QTP1X20MHUNVF 120-277V 23 1 0.21/0.085 >.98 <10% -30°C 1700

Aditivos Metálicos 1x20W T4.5 1

Aditivos Metálicos

Electromagnético Rápido 120-277 QTP1X39MHUNVF 120-277V 44 1 0.39 / 0.17 >.98 <10% -30°C 3400

Aditivos Metálicos 1x39W T6 1

Aditivos Metálicos


Aditivos Metálicos 1x70W T6 1

Aditivos Metálicos


Aditivos Metálicos 1x100W E17 1

Aditivos Metálicos

Electromagnético Rápido 120-277 QT1X150MHUNVF 120-277V 167 1 1.40 / 0.60 >.98 <10% -30°C 15500

Aditivos Metálicos 1x150W T7.5 1

Aditivos Metálicos

Electrónico Rápido 120-277 QT1X100 ICE/UNV-T 106/103 1 0.88/0.37 >.90 <15% -40°C 8000

Lámparas de inducción ENDURA

1x 100W ENDURA 1


Electrónico Rápido 120-277 QT1X100 ICE/UNV-T 79/77 1.05 0.66/0.29 >.90 <15% -25 °C 6500


1x 70W ENDURA 1


Electrónico Rápido 120-277 QT1X150 ICE/UNV-T 161/156 1 1.34/0.58 >.90 <15% -40°C 12000


1x 150W ENDURA 1


Electrónico Rápido 120-277 QT1X150 ICE/UNV-T 154/149 1.38 1.28/0.54 >.90 <15% -40°C 11000


1x 100W ENDURA 1


145

BALASTROS SOLA BASIC

TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)

TENSION DE ENCENDIDO

(v)

FACTOR DE BALASTRO

(FB) DIAGRAMA DE ALAMBRADO

GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA

FACTOR DE EFICIENCIA BALASTRO

(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE

MONTAJE T/LAMPARA LAMPARA No DE

LAMPARAS

Electromagnético Normal 127 0.15 4 108

1 A Bajo

9.6 F4 - T5 Fluorescente 1


1 A Bajo



1 A Bajo


Electromagnético Normal 127 0.18 7 ó 9 108

14 A Bajo

9.6 7 ó 9 Fluorescente 1


14 A Bajo

9.6 13 Fluorescente 1


1 A Bajo

9.6 F20 - T 12 Fluorescente 1


1 A Bajo

15.3 F40 - T 12 Fluorescente 1


3 A Alto



4 A Alto



4 A Alto



4 A Alto



4 A Alto



5 A Alto



5 A Alto



5 A Alto



5 A Alto


Electromagnético Rápido 127 0.6 22 180

6 A Bajo

15.3 F22-T9/RS Fluorescente 1


6 A Bajo

15.3 FC12-T10/RS Fluorescente 1


6 A Bajo


Electromagnético Rápido 127

0.440 (Max) 40 200

7 A Alto



0.240 (Max) 40 200

7 A Alto



0.208 (Max) 40 200

7 A Alto



0.190 (Max) 40 200

7 A Alto


146


TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)


(v)

FACTOR DE BALASTRO


GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA


(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE


LAMPARAS


0.800 (Max) 40 256

8 A Alto



0.440 (Max) 40 256

8 A Alto



0.380 (Max) 40 256

8 A Alto



0.350 (Max) 40 256

8 A Alto



9 B Alto



9 B Alto



9 B Alto



9 B Alto



7 C Alto

22.8 F72-T12/HO Fluorescente 1


7 C Alto



7 C Alto



7 C Alto



7 C Alto



7 C Alto



7 C Alto



7 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto


147


TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)


(v)

FACTOR DE BALASTRO


GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA


(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE


LAMPARAS


8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto


Electromagnético Rápido 127 2 168 250

10 D Alto

47 F72-PG Fluorescente 1


10 D Alto

47 F72-T12 Fluorescente 1


10 D Alto



10 D Alto


Electromagnético Rápido 127 2 116 250

8 D Alto

47 Fluorescente 2


8 D Alto

47 Fluorescente 2


8 D Alto

47 Fluorescente 2


8 D Alto

47 Fluorescente 2

Electromagnético Rápido 127 3.65 168 ó 225 470

8 D Alto

47 Fluorescente 2

Electromagnético Rápido 220 2 168 ó 225 470

8 D Alto



8 D Alto



8 D Alto


Electromagnético

Normal (Precalentamiento) 127 0.6 20 108

6 A Bajo

15.3 F20-T12 Fluorescente 1

148


TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)


(v)

FACTOR DE BALASTRO


GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA


(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE


LAMPARAS

Electromagnético

Normal (Precalentamiento) 127 0.315

14 ó 15 ó 20 115

7 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 115

7 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 115

7 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 115

7 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 115

7 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 115

7 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 115

7 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 115

7 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 320

21 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 320

21 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 320

21 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 320

21 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 320

21 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 320

21 A Alto


Electromagnético


14 ó 15 ó 20 320

21 A Alto


149

BALSTROS SOLA BASIC

TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)


(v)

FACTOR DE BALASTRO


GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA


(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE


LAMPARAS

Electromagnético


14 ó 15 ó 20 320

21 A Alto


Electromagnético

Instantaneo Slim-Line 127 0.32 21 225

15 A Alto

22.8 F24-T12/IS Fluorescente 1

Electromagnético

Instantaneo Slim-Line 127

0.470 (Max) 39 385

11 B Alto


Electromagnético


0.260 (Max) 39 385

11 B Alto


Electromagnético


0.220 (Max) 39 385

11 B Alto


Electromagnético


0.200 (Max) 39 385

11 B Alto


Electromagnético

Instantaneo Slim-Line 127 1 57 ó 75 565

11 B Alto

22.8 Fluorescente 1

Electromagnético

Instantaneo Slim-Line 220 0.545 57 ó 75 565

11 B Alto

22.8 Fluorescente 1

Electromagnético


11 B Alto

22.8 Fluorescente 1

Electromagnético


11 B Alto

22.8 Fluorescente 1

Electromagnético


16 B Alto


Electromagnético


16 B Alto


Electromagnético


16 B Alto


Electromagnético


16 B Alto


Electromagnético


0.870 (Max) 39 385

12 B Alto


Electromagnético


0.475 (Max) 39 385

13 B Alto


Electromagnético


0.410 (Max) 39 385

13 B Alto


Electromagnético


0.377 (Max) 39 385

13 B Alto


Electromagnético


12 C Alto

28.2 Fluorescente 2

Electromagnético


13 C Alto

28.2 Fluorescente 2

Electromagnético


13 C Alto

28.2 Fluorescente 2

Electromagnético


13 C Alto

28.2 Fluorescente 2

150


TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)


(v)

FACTOR DE BALASTRO


GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA


(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE


LAMPARAS

Electromagnético


17 C Alto


Electromagnético


18 C Alto


Electromagnético


18 C Alto


Electromagnético


18 C Alto


Electromagnético


0.620 (Max) 57 ó 75 565

11 B Alto

22.5 Fluorescente 1

Electromagnético


0.360 (Max) 57 ó 75 565

11 B Alto

22.5 Fluorescente 1

Electromagnético


0.310 (Max) 57 ó 75 565

11 B Alto

22.5 Fluorescente 1

Electromagnético


0.285 (Max) 57 ó 75 565

11 B Alto

22.5 Fluorescente 1

Electromagnético

Instantaneo Slim-Line 127 1.20 (Max) 57 ó 75 565

13 B Alto

22.5 Fluorescente 2

Electromagnético

Instantaneo Slim-Line 220 0.65 (Max) 57 ó 75 565

13 B Alto

22.5 Fluorescente 2

Electromagnético


0.565 (Max) 57 ó 75 565

13 B Alto

22.5 Fluorescente 2

Electromagnético


0.520 (Max) 57 ó 75 565

12 B Alto

22.5 Fluorescente 2


7 A Alto



7 A Alto



7 A Alto



7 A Alto



7 A Alto

22.8 FO-32-T8 Fluorescente 1


7 A Alto



7 A Alto



7 A Alto



8 A Alto



8 A Alto



8 A Alto


151


TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)


(v)

FACTOR DE BALASTRO


GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA


(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE


LAMPARAS


8 A Alto



8 A Alto



8 A Alto



8 A Alto



8 A Alto



9 B Alto



9 B Alto



9 B Alto



9 B Alto



7 C Alto

28.4 96-T12/HO Fluorescente 1


7 C Alto



7 C Alto



7 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto



8 C Alto


Electromagnético

Instantaneo Slim-Line 127 0.425 30,32 ó 39 385

11 B Alto


Electromagnético


11 B Alto


Electromagnético


11 B Alto


Electromagnético


11 B Alto


Electromagnético


11 C Alto


Electromagnético


11 C Alto


152


TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)


(v)

FACTOR DE BALASTRO


GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA


(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE


LAMPARAS

Electromagnético


11 C Alto


Electromagnético


11 C Alto


Electromagnético


12 C Alto


Electromagnético


13 C Alto


Electromagnético


13 C Alto


Electromagnético


13 C Alto


Electromagnético


12 C Alto


Electromagnético


13 C Alto


Electromagnético


13 C Alto


Electromagnético


13 C Alto


Electromagnético


17 C Alto


Electromagnético


17 C Alto


Electromagnético


17 C Alto


Electromagnético


17 C Alto



22 A Alto

22.8

10-T5/T, 2G11/RS

Fluorescente Compacta 1


22 A Alto

22.8

10-T5/T, 2G11/RS



22 A Alto

22.8

10-T5/T, 2G11/RS



22 A Alto

22.8

10-T5/T, 2G11/RS



22 A Alto

22.8

16-T5/T, 2G11/RS



22 A Alto

22.8

16-T5/T, 2G11/RS



22 A Alto

22.8

16-T5/T, 2G11/RS



22 A Alto

22.8

16-T5/T, 2G11/RS



22 A Alto

22.8

22-T5/T, 2G11/RS


153


TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)


(v)

FACTOR DE BALASTRO


GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA


(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE


LAMPARAS


22 A Alto

22.8

22-T5/T, 2G11/RS



22 A Alto

22.8

22-T5/T, 2G11/RS



22 A Alto

22.8

22-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

10-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

10-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

10-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

10-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

16-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

16-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

16-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

16-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

22-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

22-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

22-T5/T, 2G11/RS



23 A Alto

22.8

22-T5/T, 2G11/RS


Electromagnético Rápido 127 0.3

90 7 A Alto 2.36 < 15 22.8 F032-T8 Fluorescente 1


90 8 A Alto 1.33 <22 22.8 F032-T8 Fluorescente 2




87 7 A Alto 2.23 <12 22.8 F40-T12RS Fluorescente 1


87 7 A Alto 2 <12 22.8 F40-T12RS Fluorescente 1





Electromagnético Instantaneo 127 0.29


154


TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)


(v)

FACTOR DE BALASTRO


GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA


(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE


LAMPARAS








87 25 A Alto 2.41 <20 22.8 F48-T12/IS Fluorescente 1















Electrónicos Rápido 127 0.3 38

7 A 99.7

<14

T8 Fluorescente 1


7 A 93.5

<14

T8 Fluorescente 1


40 A 98.9

<17

T8 Fluorescente 1


40 A 99.7

<17

T8 Fluorescente 1


40 A 98.7

<22

T8 Fluorescente 1


40 A 99.7

<24

T8 Fluorescente 1


40 A 97.9

<28

T8 Fluorescente 1


40 A 98.7

<20

T8 Fluorescente 1


40 A 98.8

<20

T8 Fluorescente 1


40 A 96.9

<24

T8 Fluorescente 1


40 A 96.9

<27

T8 Fluorescente 1


40 A 96.2

<30

T8 Fluorescente 1

155


TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)


(v)

FACTOR DE BALASTRO


GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA


(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE


LAMPARAS


40 A 98.4

<22

T8 Fluorescente 1


40 A 97.4

<22

T8 Fluorescente 1


40 A 98.4

<25

T8 Fluorescente 1


40 A 97.4

<28

T8 Fluorescente 1


40 A 98.8

<30

T8 Fluorescente 1


29 A 93

<18

T8 Fluorescente 2


29 A 98.8

<18

T8 Fluorescente 2


29 A 97.5

<15

T8 Fluorescente 2


29 A 97.6

<15

T8 Fluorescente 2


29 A 98.8

<20

T8 Fluorescente 2


29 A 97.6

<22

T8 Fluorescente 2


29 A 97.3

<22

T8 Fluorescente 2


29 A 97.5

<17

T8 Fluorescente 2


29 A 96.9

<17

T8 Fluorescente 2


29 A 96.9

<22

T8 Fluorescente 2


29 A 96.9

<22

T8 Fluorescente 2


29 A 96.2

<24

T8 Fluorescente 2


29 A 98.9

<19

T8 Fluorescente 2


29 A 98.1

<19

T8 Fluorescente 2


29 A 98.7

<24

T8 Fluorescente 2


29 A 96.5

<24

T8 Fluorescente 2


29 A 97.9

<29

T8 Fluorescente 2


27 A 98.9

<22

T8 Fluorescente 3

156


TIPO/BALASTRO

TIPO DE ENCENDIDO

TENSION DE LINEA

(v)

CORRIENTE DE LINEA

(A)

POTENCIA NOMINAL

(W)


(v)

FACTOR DE BALASTRO


GRADO DE SONIDO

FACTOR DE POTENCIA


(B.E.F.) THD %

DISTANCIA DE


LAMPARAS


27 A 96

<22

T8 Fluorescente 3


27 A 98.8

<12

T8 Fluorescente 3


27 A 99.4

<12

T8 Fluorescente 3


27 A 99.8

<12

T8 Fluorescente 3


27 A 97.3

<12

T8 Fluorescente 3


27 A 97.3

<20

T8 Fluorescente 3


27 A 99.7

<15

T8 Fluorescente 3


27 A 99.3

<15

T8 Fluorescente 3


27 A 99.4

<15

T8 Fluorescente 3


27 A 96.6

<15

T8 Fluorescente 3


27 A 97

<30

T8 Fluorescente 3


27 A 98.9

<15

T8 Fluorescente 3


27 A 98.8

<15

T8 Fluorescente 3


27 A 96.2

<15

T8 Fluorescente 3


27 A 96.6

<15

T8 Fluorescente 3


27 A 95

<20

T8 Fluorescente 3


28 A 98.5

<10

T8 Fluorescente 4

monografÍa ingeniero mecÁnico elÉctricista presenta: … · 2019-03-31 · 3 agradecimientos a...

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