Electrotecnia II Ver28
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ELECTROTECNIA II UAGRM
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Cursos de Electrotecnia Industria
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ELECTROTECNIA II
UAGRM
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INDICE
Electrotecnia II
1. INTRODUCCION
2. LUMINOTECNIA
3. INSTALACIONES ELECTRICAS EN BAJA TENSION
4. ELECTRONICA BASICA
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BIBLIOGRAFIA
Electrotecnia II
Fotocopiadora
SERVIMAX
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LUMINOTECNIA
Capitulo 1
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Luminotecnia
Tcnica que estudia el uso y aprovechamiento racional de la luz
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Qu ES LA LUZ?
La LUZ es el espectro de ondas electromagnticas que puede ser percibido por el ojo humano
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Velocidad de la luz (c)
300.000 Km/seg
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ARTIFICIAL
Creada por el hombre
NATURAL
fuentes de luz
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La Energa que mana del SOL es una forma natural de RADIACION ELECTROMAGNETICA
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CICLO DE VIDA DEL SOL
Sistema Solar
4.650
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En el interior del Sol se producen reacciones de FUSION en las que los tomos de HIDROGENO se transforman en HELIO, producindose la energa que irradia.
En su interior las temperaturas son cercanas a 15 millones de grados Celsius.
Por ello a las reacciones de fusin se les denomina TERMONUCLEARES
En distancias cortas la interaccin nuclear fuerte (atraccin) es mayor que la fuerza electrosttica (repulsin).
FUSION NUCLEAR
Sol
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15MMoC
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LUZ VISIBLE
Espectro Electromagntico
La Luz Visible tiene una longitud de onda entre 380 nm a 780 nm
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LUZ VISIBLE
Espectro Electromagntico
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NATURALEZA DE LA LUZ
Energa Lumnica
La energa lumnica fue estudiada en diferentes pocas por destacados investigadores, los mismos que elaboraron conceptualizaciones dispares.
La luz presenta una naturaleza compleja: depende de cmo la observemos se manifestar como una ONDA o como una PARTICULA.
Estos dos estados no se excluyen, sino que son complementarios.
Para obtener un estudio claro y conciso de su naturaleza, podemos clasificar los distintos fenmenos en los que participa segn su interpretacin terica:
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TEORIA CORPUSCULAR
Naturaleza de la Luz
El primero en estudiar la energa lumnica con rigurosidad cientfica fue el Fsico Isaac Newton en 1669.
La teora sostiene que los cuerpos luminosos irradian PARTICULAS que al chocar contra el ojo, lo excitan.
La teora corpuscular estudia la luz como si se tratase de un torrente de partculas sin CARGA y sin MASA llamadas FOTONES
Esta teora cay en la impopularidad cuando se estudiaron los fenmenos de difraccin e interferencia.
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TEORIA ELECTROMAGNETICA
Naturaleza de la Luz
Maxwell en el ao 1873 incluy a la luz en el campo del electromagnetismo
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Hygens le atribuy a la luz FENOMENOS OSCILATORIOS en 1677.
La luz es una onda de radiacin electromagntica.
Es una variacin de campos Elctricos (E) y Magnticos (B) que se propagan a travs del espacio.
TEORIA ONDULATORIA
Naturaleza de la Luz
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Se unificaron todas las teoras anteriores sealando que la energa lumnica viaja concentrada en cantidades discretas llamadas FOTONES siendo la luz entonces ONDA y CORPUSCULO
TEORIA UNIFICADA
Naturaleza de la Luz
Planck 1903 Einstein 1905 Millikan 1912 Heisenberg
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FRECUENCIA ELECTRICA
Hz
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Longitud de Onda
metros
La Luz al ser una onda, tiene una velocidad de propagacin
LONGITUD DE ONDA
Es la distancia entre dos crestas o dos valles
v = f v = velocidad = longitud de onda
f = frecuencia
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Flujo Luminosos
Magnitudes y unidades
es la cantidad de luz emitida por una fuente de luz en todas las direcciones
su unidad es el LUMEN
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EL COLOR
Luz Visible
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EL COLOR
Luz Visible
el color es:
Sensacin producida por los rayos luminosos que impresionan los rganos visuales y que depende de la longitud de onda
Propiedad de la luz transmitida, reflejada o emitida por un objeto, que depende de su longitud de onda
El color ha sido y sigue siendo una sensacin visual
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EL COLOR
Luz Visible
El color es una percepcin visual que se genera en el cerebro de los
humanos y otros animales al interpretar las seales nerviosas que le
envan los fotorreceptores en la retina del ojo, que a su vez interpretan y
distinguen las distintas longitudes de onda que captan de la parte visible
del espectro electromagntico (la luz).
El ojo humano slo percibe las longitudes de onda cuando la iluminacin
es abundante.
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LUZ MONOCROMATICA
El Color
A diferencia de la luz blanca, que est formada por muchos
componentes, la luz monocromtica es aquella que est formada por
componentes de un solo color. Es decir, que tiene una sola longitud
de onda, correspondiente al color.
El ejemplo ms representativo de este tipo de luz son los diodos laser,
puesto que su longitud de onda varia slo algunas milsimas de
nanmetro.
Cabe sealar que la monocromaticidad pura no existe como tal, as que
se trata, pues, de una caracterstica ideal
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REGLA DE LA MEZCLA ADITIVA
El Color
Un modelo y sistema de formacin del color en el que los colores se forman
aadiendo luces con distintas longitudes de onda. La suma (adicin) de luces es
la que forma el color. Tambin se llama "sntesis aditiva (del color)".
Los tres colores primarios de la sntesis aditiva
son rojo, verde y azul (aunque podran ser otros,
son los que dan un juego mas amplio).
La mezcla aditiva del color es la base de
dispositivos como la televisin y los monitores
de ordenador.
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SISTEMA VISUAL HUMANO
Fotorreceptor
En el sistema visual humano los fotorreceptores se localizan en la retina en el
interior del ojo y existen tres tipos diferentes: los conos, los bastones y las
clulas ganglionares intrnsecamente fotosensibles
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Conos y Bastones
Sistema Visual Humano
CONOS: se estimulan por las diferentes
longitudes de onda, es decir, por los
colores, y constituyen lo que llamamos la
"visin diurna". Has observado que los
colores slo los distinguimos de da?;
durante la noche vemos en blanco y
negro.
BASTONES: se estimulan por las
distintas intensidades de luz, es decir, los
brillos, y constituyen la "visin
nocturna", la que nos permite ver algo
por la noche.
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SISTEMA VISUAL HUMANO
Fotorreceptor
La imagen que se forma en la retina es idntica a la que se forma sobre la pelcula del interior de una cmara fotogrfica; es ms pequea que el objeto real y est al revs.
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FUNIONAMIENTO
Ojo Humano
Necesita de dos elementos bsicos: El ojo y el cerebro
La luz es el tercer elemento ms destacado en la visin. Sin ella somos incapaces de ver. Es la que penetra en nuestros ojos para que el cerebro forme la imagen
La luz pasa a travs de la crnea y llega a la pupila que se contrae o expande segn su intensidad. La pupila ser ms pequea cuanta ms luz haya para evitar deslumbramientos. En habitaciones o lugares en penumbra aumentar de tamao para dejar entrar ms cantidad de luz
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FUNIONAMIENTO
Ojo Humano
El cristalino del ojo ser quien proyecte las imgenes
enfocadas en la retina. Puede aplanarse o abombarse
segn lo cerca o lejos que est el objeto que veamos. El
cristalino se deteriora con los aos y pierde capacidad
de acomodacin. Esto da lugar a conocidos problemas
pticos como la presbicia o vista cansada.
La retina recibe la imagen invertida en sus paredes. La
luz estimula los conos y los bastones quienes
transforman esa informacin en impulsos nerviosos.
Esta electricidad se trasladar al cerebro a travs del
nervio ptico. El cerebro es quien realmente ve las
imgenes. Endereza la imagen invertida de la retina e
interpreta la informacin de color, tamao, posicin,
etc.
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250 MegaPixeles
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SISTEMA VISUAL HUMANO
Fotorreceptor
La mayor o menor nitidez con que veamos un objeto depende de cmo enfoque
nuestro cristalino la imagen sobre la retina
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SISTEMA VISUAL ANIMALES
Blanco y Negro
Nosotros, solo vemos un rango de la radiacin, que es la luz, para distinguir los colores
tenemos tres tipos de "conitos" que los detectan atrs de los ojos. Un tipo de conito
detecta la parte verde de la luz, otro la azul, y otro la roja (la naranja en realidad),
digamos que funcionamos en RGB, como el monitor que usas para leer esto, que
mezcla los tres tipos de colores para formar todos los otros colores), lo que distingue
un color de otro, es lo mismo de antes, que tan rpido se "sacuda" el fotn.
Los perros, solo tienen dos tipos de conos, no distinguen el rojo del verde, igual que
muchos mamferos
A este tipo de animales se les llama dicromatas, y a nosotros que distinguimos tres
colores tricromatas, y hay animales que si, tienen solo un tipo de cono y son
monocromatas
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SISTEMA VISUAL ANIMALES
Dicromatas Ej: PERRO
Asi vemos nosotros As nuestros canes
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SISTEMA VISUAL ANIMALES
TETRACROMATAS
muchos animales son TETRACROMATAS, es decir que no solo ven mas
colores, si no que ven cosas que nosotros no, porque algunos ven en infrarojo y
otros en ultravioleta
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SISTEMA VISUAL ANIMALES
TETRACROMATAS
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Por qu los toros persiguen el rojo?
Lo que llama la atencin de los toros es el movimiento, no el color rojo. toros no
pueden distinguir entre un atuendo, un pauelo o una capa de color rojo y algo azul,
negro o verde.
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Visibilidad Relativa
Curva Internacional de Luminosidad
El ojo humano reacciona segn la intensidad con el que se lo ilumina y el color con
que se lo hace.
La curva Internacional de Luminosidad representa la forma en que reacciona el ojo segn sea la longitud de oda que lo excita.
Para 555nm el ojo tiene mxima sensibilidad, es decir para el color amarillo-verdoso.
El motivo es que los primeros manantiales de luz que dispuso el hombre fueron la luz solar y cielos cubiertos de nubes amarillo-verdoso.
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Visibilidad Relativa
Curva Internacional de Luminosidad
MAXIMA EFICIENCIA
La luz blanca da menos sensacin de luz pero los colores lo vemos mejor.
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Visibilidad Relativa
Definicin
V = S / S i
S = sensacin de luz de longitud S i= sensacin de luz de longitud 550nm
V = visibilidad relativa
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Manantiales Luminosos Artificiales
Tipos
En una habitacin a oscuras no distinguimos los objetos que nos rodean. Pero si
encendemos una lmpara, se nos hacen visibles.
La Luz es lo que hace a los cuerpos visibles. Entre los objetos que percibe nuestra vista
hay algunos que emiten la luz ellos mismos y se denominan luminosos; stos son
los manantiales de luz. Hay otros cuerpos que no hacen ms que reflejar la luz que
reciben: se llaman iluminados.
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Manantiales Luminosos Artificiales
Tipos
Manantiales de Luz
Naturales
Artificiales
Electricidad
Combustin
Lmparas Acetileno
Incandescentes
Fluorescentes
Petrleo
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MANANTIALES INCANDESCENTES
Manantiales Luminosos Artificiales
TEMPERATURA
Todos los cuerpos radian luz por efecto de la temperatura. Los slidos lo hacen a
partir de 525oC
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CUERPO NEGRO
ley de Kirchhoff
La ley de Kirchhoff de la radiacin trmica, es un teorema de
carcter general que equipara la emisin y absorcin en objetos
calientes, propuesto por Gustav Kirchhoff en 1859, a raz de
las consideraciones generales de equilibrio termodinmico.
La ley de Kirchhoff establece que si un cuerpo (o superficie)
est en equilibrio termodinmico con su entorno, su
emisividad es igual a su absorvancia.
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CUERPO NEGRO
ley de Kirchhoff
un mal reflector es un buen emisor, y un buen reflector es un mal emisor
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LUMINISCENTES
Manantiales Luminosos Artificiales
Llamados tambin emisores fros, son cuerpos que emiten luz del espectro visible sin
necesidad de elevar su temperatura.
Descarga Gaseosa
Fotoluminiscencia (luz)
Electroluminiscencia (electromagntico)
Galvanoluminiscencia (qumico)
Cristaloluminiscencia (cristalizacin)
Quemiluminiscencia (oxidacin)
Triboluminiscencia (friccin)
Sonoluminiscencia (ultrasonido)
Radioluminiscencia (, , , )
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LUMINISCENCIA
Manantiales Luminosos Artificiales
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LUMINISCENCIA
en la Naturaleza
Uno de los primeros ejemplos de la luminiscencia jams observadas fue el efecto fosforescente a veces visible en la superficie del ocano por la noche, un efecto que los cientficos ahora saben es causado por los materiales en los cuerpos de los organismos conocidos como dinoflagelados
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Termografa
Cmara Termogrfica
Aplicaciones RADIACION INFRAROJA
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Qu es? La termografa es una tcnica que permite medir temperaturas exactas a distancia y sin necesidad de contacto fsico con el objeto a estudiar. Mediante la captacin de la radiacin infrarroja del espectro electromagntico, utilizando cmaras termogrficas o de termovisin se puede convertir la energa radiada en informacin sobre temperatura.
TERMOGRAFIA
Aplicaciones
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El anlisis termogrfico se basa en la obtencin de la distribucin superficial de temperatura de una tubera, pieza, maquinaria, envolventes, etc, por el que obtenemos un mapa de temperaturas por medio de una termografa o termograma, donde se visualizan puntos fros o calientes debido a las anomalas que se pudieran encontrar en el aislamiento.
Con la realizacin del estudio termogrfico completo, se puede realizar una comprobacin tanto en envolventes, como en maquinarias y sistemas de distribucin, con lo que se puede conseguir:
Mediante un estudio de la envolvente de un edificio podemos optimizar el sistema de climatizacin con el consiguiente ahorro de energa. La diferencia de temperaturas de la parte climatizada con respecto al exterior nos da una idea del estado de los cerramientos.
El estudio de los sistemas de distribucin puede alertar de las prdidas energticas que se producen por un mal aislamiento, alguna rotura o mal engranaje.
Ahorro debido a una mayor eficiencia energtica de los sistemas evaluados.
Conocimiento de las prdidas existentes (fugas) y por lo tanto de posibles puntos de actuacin.
Un mayor conocimiento de la instalacin realizada en cuanto a su estado trmico.
TERMOGRAFIA
Aplicaciones
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Los termgrafos son dispositivos destinados a registrar la temperatura de forma continua. Se puede medir la temperatura de los cuerpos que emiten radiacin calrica cuya fuente de energa es la producida por las molculas en funcionamiento dentro del organismo.
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El Mantenimiento Predictivo, a
travs de la tcnica de anlisis
infrarrojo, facilita la deteccin de
aquellos puntos que presentan una
temperatura fuera de la norma.
Dicha medicin se efecta a
distancia sin interrumpir el sistema
o proceso.
La termografa se ocupa de la
medicin de la temperatura
irradiada por los equipos elctricos
desde una cierta distancia.
TERMOGRAFIA
Aplicaciones
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TERMOGRAFIA
Aplicaciones
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TERMOGRAFIA
Aplicaciones
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Empalmes o conexiones sulfatadas.
Contactos defectuosos.
Puntos de conexin en mal
estado.
Alta resistividad. Grandes
desbalances entre fases.
Puntos calientes en
transformadores.
Puntos calientes en equipos de lnea MT y BT.
Conductores mal dimensionados.
Conductores sobrecargados.
Problemas en terminales de
potencia.
A travs de nuestros equipos termogrficos, se posibilita la deteccin de:
TERMOGRAFIA
Aplicaciones
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Las ventajas del anlisis termogrfico, son:
Para un proceso de produccin de 24 horas continuas al ao, se recomienda, normalmente, una inspeccin termogrfica cada seis meses.
Con el Mantenimiento Predictivo mediante Termografa, se evitan reparaciones innecesarias y se acortan los tiempos de aquellas que son indispensables.
Menor mano de obra.
Menor consumo de repuestos.
Optimizacin de procesos.
Poder planear el momento oportuno
para efectuar la reparacin.
Realizar presupuestos de
mantenimiento ms reales.
Obtener un mejor control sobre los
inventarios.
Posible disminucin en reparaciones
preventivas.
Poder identificar los puntos ms
vulnerables del proceso.
Tener mayor control en la seguridad
industrial.
Aumentar la productividad.
Tener equipos siempre listos para la
produccin.
Realizar un mantenimiento
preventivo adecuado.
TERMOGRAFIA
Aplicaciones
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TERMOGRAFIA
Aplicaciones
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Fotos Satelitales Aplicaciones RAYOS GAMMA
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FOTOS RAYOS GAMMA - SATELITALES
Aplicaciones
En general, los rayos gamma producidos en el espacio no llegan a la superficie de la Tierra, pues son absorbidos en la alta atmsfera. Para observar el universo en estas frecuencias, es necesario utilizar globos de gran altitud u observatorios espaciales. En ambos casos se utiliza el efecto Compton para detectar los rayos gamma. Estos rayos gamma se producen en fenmenos astrofsicos de alta energa como explosiones de supernovas o ncleos de galaxias activas.
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FOTOS RAYOS GAMMA - SATELITALES
Aplicaciones
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FOTOS RAYOS GAMMA - SATELITALES
Aplicaciones
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Medicina Aplicaciones RAYOS X
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Los rayos X son una forma de radiacin electromagntica que puede penetrar a travs del
cuerpo humano y producir sombra.
Cuando nos vamos a hacer una radiografa , se suele poner detrs de nosotros una placa
sensible a los rayos X, y estos se disparan a travs de uno. Los dientes y huesos se ven con
mayor claridad porque absorben mayor cantidad de rayos X, al ser ms densos.
RAYOS X - MEDICINA
Aplicaciones
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RAYOS X - MEDICINA
Aplicaciones
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RAYOS X - ASTRONOMIA
Aplicaciones
En la astronoma se utilizan satlites detectores de los rayos X que producen
algunos elementos del espacio -por ejemplo, los agujeros negros, las estrellas de
neutrones, remanentes de supernovas o el Sol-. Estos detectores miden el nmero
de fotones, su energa y qu tan rpido son detectados para aportarnos datos sobre
el objeto que enva rayos X.
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Vida Diaria Aplicaciones MICRONDAS
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MICROONDAS
Aplicaciones
Un horno de microondas es un electrodomstico usado en la cocina para calentar
alimentos que funciona mediante la generacin de ondas electromagnticas en la
frecuencia de las microondas, en torno a los 2,45 GHz.
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Radio Aplicaciones INFORMACION
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ONDAS DE RADIO
Aplicaciones
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RENDIMIENTO LUMINOSO
del ojo
El rendimiento luminoso () de una fuente de luz es la relacin entre el flujo luminoso
emitido y la potencia consumida por dicha fuente.
En unidades del SI, se mide en lumen por vatio (lm/w).
P= potencia consumida por la fuente
F= flujo luminoso emitido.
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FLUJO LUMINOSO (F)
(lumen)
El flujo luminoso es la medida de la potencia luminosa percibida. Difiere del flujo radiante, la medida de la potencia total emitida, en que est ajustada para reflejar la sensibilidad del ojo humano a diferentes longitudes de onda. Es la energa en la unidad de tiempo y por unidad de superficie emisora de un manantial luminoso, evaluado segn la curva de visibilidad relativa tambin llamada curva de eficiencia luminosa:
1 Vatio-Luz = 683 Lumen
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FLUJO LUMINOSO
diseo
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Iluminacin o Iluminancia
Magnitudes y unidades
La iluminancia (E) es la cantidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie por unidad de rea.
La unidad de medida es el LUX
1 LUX=1 lumen/m2
EV es la iluminancia, medida en lux (no usa el plural luxes). F es el flujo luminoso incidente, en lmenes.
dS es el elemento diferencial de rea de incidencia considerado,
en metros cuadrados.
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Iluminacin o Iluminancia
Magnitudes y unidades
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Luminancia o brillo
Magnitudes y unidades
La luminancia es la intensidad luminosa emitida en una direccin por una superficie luminosa o iluminada (efecto de brillo que una superficie produce en el ojo) smbolo L se mide en candela por metro cuadrado (1 stilbert=1cd/m2)
Simil hidrulico: salpicaduras de agua que rabotan de una superficie. La cantidad de agua que rebota depende de la capacidad de absorcin de la superficie.
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Luminancia
Magnitudes y unidades
cos.dS
dIB
I = intensidad luminosa S = superficie emisora = ngulo de luz respecto a la normal de la superficie
La luminancia es la intensidad luminosa emitida en una direccin por una superficie luminosa o iluminada (candela/m2)
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Luminancia
Magnitudes y unidades
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INTESIDAD LUMINOSA
Magnitudes y unidades
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Relaciona la potencia elctrica consumida por una fuente de luz y el flujo luminoso
(lmenes) emitido. Es la relacin entre los lm emitidos y los watts consumidos . Se
expresa en lm/watt
Rendimiento Luminoso
Magnitudes y unidades
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Temperatura de color (K)
luz
La temperatura de color de una fuente de luz se define comparando su color
dentro del espectro luminoso con el de la luz que emitira un cuerpo negro
calentado a una temperatura determinada.
Por este motivo esta temperatura de color se expresa en kelvin, a pesar de no
reflejar expresamente una medida de temperatura, por ser la misma solo una
medida relativa. Luz clida Luz fra
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Temperatura de color (K)
luz
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Ley de los Cuadrados Inversos
luminotecnia
La intensidad de la luz vara inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
La iluminancia de una superficie es inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia de la fuente que lo ilumina.
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Ley de los Cuadrados Inversos
luminotecnia
2
cos
R
I
dS
dE
E=iluminancia
d=flujo luminoso
dS= superficie donde llega el flujo
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Ley de los Cuadrados Inversos
luminotecnia
La ley del cuadrado inverso no es complicada, es un concepto fcil y lo vivimos
todos los das. Piensa por ejemplo cuando usas una linterna, el rayo de luz viaja
alejndose de la bombilla y se esparce para iluminar toda el rea pero va perdiendo
intensidad segn viaja ms distancia.
Sin duda alguna, la ley de la inversa de los cuadrados constituye una de las
herramientas ms importantes y de aplicacin constante para el luminotcnico.
Como se ver, la luz vara con el cuadrado de la distancia entre la fuente de luz y el
elemento a iluminar. Esta variacin determina que a medida que la fuente de luz se
acerca al objeto, la iluminancia aumenta y viceversa. Esta ley se aplica en la
actividad cotidiana de manera inconsciente; por ejemplo, cuando no se alcanza a
leer con claridad un texto, automticamente el individuo trata de aproximar el libro
a la luminaria o fuente de luz porque la experiencia le seala que as el texto se ver
ms intensamente iluminado.
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Ley de los Cuadrados Inversos
luminotecnia
21 1
cos
d
IE
21 2
cos
d
IE
21 3
cos
d
IE
2
1 1cos dEI
2
2 2cos dEI
2
3 3cos dEI
2
2
2
1 21 dEdE
41
22
2
2
1 E
E
91
32
2
3
1 E
E
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Radiancia o Emitancia
(lambert)
Se llama radiancia al flujo
luminoso total emitido por una
superficie luminosa o difusora y la
extensin de esta superficie
dS
dL
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Control de la Luz
manantial luminoso
Obtenida la luz mediante el manantial luminoso, se presenta el problema de su
control, ya que, debido a su gran luminancia, la mayora de los manantiales
existentes no realizan por si mismo una distribucin del flujo que permita su
aplicacin directa, hacindose necesario la utilizacin de dispositivos que
modifiquen o controlen la luz emitida, con vista a una aplicacin eficiente de
la luz, aprovechando uno o mas fenmenos fsicos
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REFLEXION
control de la luz
Cuando una superficie devuelve la luz que incide sobre ella, se dice que refleja
p p=flujo luminoso reflejado
=flujo luminoso incidente
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REFLEXION
control de la luz
La reflexin depende de:
Reflexin
Superficie lisa o rugosa
Angulo de incidencia
Color de los rayos incidentes
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REFLEXION
control de la luz
Cuando la superficie es rugosa, la reflexin es DIFUSA
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REFLEXION de la luz
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REFRACCION
de la luz
La direccin de los rayos luminosos queda modificada al pasar de un medio a
otro de diferente densidad, este fenmeno se llama REFRACCION.
senr
isenn
)90(
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REFRACCION
de la luz
La luz se propaga a velocidades diferentes a travs de los materiales; por ejemplo:
en el aire es mayor que en el agua, el vidrio o el plstico. Cuando un rayo de luz
que se propaga en cierta direccin, pasa a otro medio en el cual su velocidad es
diferente, la direccin de propagacin se altera.
Cuando la luz se desva al pasar de un medio de propagacin a otro, se produce
una refraccin; este fenmeno slo puede producirse cuando la velocidad de la
luz es diferente en ambos medios.
Lpiz QUEBRADO debido a la refraccin
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REFRACCION
Ley de Refraccin
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REFRACCION
Ley de Refraccin
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Al atardecer, cuando el sol ya se ocult, seguimos vindolo debido a la
refraccin de la luz
Posiblemente el sol ya se encuentre por debajo de la lnea del horizonte
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ABSORCION
de la luz
En el fenmeno de reflexin, no todo el flujo que incide sobre el cuerpo se refleja, una parte queda absorbido
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ABSORCION
de la luz
La consecuencia mas importante es el color de los cuerpos. Si el cuerpo es de color blanco, quiere decir que al incidir la luz blanca la
refleja ntegramente sin absorcin.
Los cuerpos negros absorben por completo la luz blanca sin haber reflexin. Un cuerpo de color rojo absorben todos los colores de la luz blanca, excepto
el rojo.
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ABSORCION
de la luz
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ABSORCION
de la luz
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TRANSMISION
de la luz
Al pasar los rayos luminosos a travs de los cuerpos transparentes sin sufrir alteraciones (excepto la refraccin), decimos que los rayos luminosos han sido transmitidos.
Dentro de esa propiedad se destacan tres formas de transmisin: directa, difusa y selectiva.
Transmisin directa: Es la que se consigue
cuando la luz pasa a travs de un material
transparente sin verse afectada ni la cantidad ni la
calidad ni la direccin de la luz.
Transmisin Difusa: Cuando los haces de luz pasan a
travs de una superficie trasluciente u opaca. La luz se
reflejar en todas las direcciones y la cantidad de luz si
se ver afectada
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TRANSMISION
de la luz
Dentro de esa propiedad se destacan tres formas de transmisin: directa, difusa y selectiva.
Transmisin Selectiva: Para obtener este tipo
de transmisin se debe hacer uso de filtros o
gelatinas, la calidad de luz se modifica de acuerdo
a la intencin que se tenga. La utilizacin de
filtros puede generar transmisin de los dos tipos
anteriormente mencionados y su finalidad es
generar una atmosfera determinada. Es muy
comn utilizarlos en fotografas de moda y
producto especialmente
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TRANSMISION
de la luz
Una vidriera es un transmisor selectivo de luz de diferentes longitudes de onda
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DIFUSION
de la luz
Debido a las superficies rugosas, el flujo luminoso se esparce en todas las direcciones del espacio. A este fenmeno se le llama DIFUSION.
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DIFUSION
de la luz
Con la niebla o la lluvia se presentan fenmenos de difusin de la luz en las fotografas.
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REPRESENTACIONES GRAFICAS
clculos luminotcnicos
Con el objeto de proceder a clculos luminotcnicos, muchas veces se emplean datos obtenidos de representaciones grficas, siendo la mas
importante la curva de distribucin luminosa.
Con esto obtenemos una idea de la forma en que el EMISOR RADIA LUZ
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CURVA DE DISTRIBUCION LUMINOSA
clculos luminotcnicos
CURVAS FOTOMETRICAS
Constituyen la principal
herramienta tcnica al
elegir una lmpara o
luminaria. En ellas se
representa la
distribucin e intensidad
del flujo luminoso
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CURVA DE DISTRIBUCION LUMINOSA
clculos luminotcnicos
CURVAS FOTOMETRICAS (clculos iluminacin)
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CURVA DE DISTRIBUCION LUMINOSA
clculos luminotcnicos
CURVAS FOTOMETRICAS (clculos iluminacin)
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CURVA DE DISTRIBUCION LUMINOSA
clculos luminotcnicos
-
CURVA DE DISTRIBUCION LUMINOSA
clculos luminotcnicos
CURVAS FOTOMETRICAS (clculos iluminacin)
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CURVAS ISOLUX
clculos luminotcnicos
Representan los niveles de iluminacin alcanzados en cada zona de un recinto. Normalmente hacen referencia a un plano horizontal de trabajo a un
metro del suelo. Estos niveles de iluminacin dependen, fundamentalmente,
del nmero, tipo, potencia y distribucin de las luminarias, as como del
color y el material de las superficies del recinto
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REPRESENTACIONES GRAFICAS
clculos luminotcnicos
Los clculos de alumbrado determinan la clase, tipo, nmero y forma de distribucin de las luminarias que hay que instalar para iluminar una
superficie determinada.
Cuando esa superficie corresponde aun espacio cubierto, se trata de alumbrado de interiores; por el contrario, el alumbrado de todo tipo de
espacios descubiertos se denomina alumbrado de exteriores.
Los clculos de alumbrado se refieren slo y exclusivamente a las magnitudes fotomtricas y a los factores que nos determinan el sistema de
iluminacin ms adecuado a cada situacin.
El resultado de los mismos nos conduce a determinar la previsin de cargas y potencia elctrica a instalar, as como a la fijacin y conexiones
del nmero de luminarias que constituyen los receptores de la instalacin
elctrica propiamente dicha.
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REPRESENTACIONES GRAFICAS
clculos luminotcnicos
El proyecto de iluminacin es mucho ms amplio. Abarca un conjunto de factores tcnicos y econmicos, entre los que se debe destacar:
Condiciones determinantes. Como son la tarea a desarrollar, dimensiones y caractersticas fsicas del local a iluminar.
Propiedades del color de las fuentes de luz a utilizar, as como las caractersticas y la reproduccin del color de los objetos a iluminar.
Clculos de alumbrado o luminotcnicos propiamente dichos. Determinacin del nmero y distribucin de luminarias a instalar. Montaje y mantenimiento que garanticen la mxima eficacia de la
instalacin de alumbrado.
Verificacin y evaluacin para ver si se han conseguido los objetivos del proyecto. Tanto en vertiente fotomtrica (medidas de iluminacin y de
luminancia), como en la econmica (presupuesto del proyecto, de la
instalacin y del mantenimiento).
-
FISIOLOGIA DE LA VISION
CONTRASTE
Cuando un objeto esta delante de un
fondo y el CONJUNTO es iluminado,
lo percibimos porque su iluminacin
es diferente a la del fondo, de aqu
aparece el concepto de contraste y se
expresa as:
f
of
B
BBC
C=contraste
Bf=luminancia fondo
Bo=luminancia del objeto
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FISIOLOGIA DE LA VISION
CONTRASTE
-
CONTRASTE
-
PEREPCION
fisiologa de la visin
Si bien es difcil definir como y cuando un objeto puede ser percibido por
nuestros ojos, a titulo de orientacin definiremos:
SILUETA: cuando el objeto se
representa con luminancia
menor que la del fondo
SILUETA INVERTIDA:
cuando el objeto se representa
con mayor luminancia que la del
fondo
-
PEREPCION
fisiologa de la visin
Si bien es difcil definir como y cuando un objeto puede ser percibido por
nuestros ojos, a titulo de orientacin definiremos:
SOMBRA: cuando se destaca
mas la sombra del cuerpo que el
mismo cuerpo
REFLEXION ESPECULAR:
cuando el objeto refleja la luz
que se le enva
-
PEREPCION
fisiologa de la visin
para percibir un objeto en cualquiera de las cuatro formas indicadas, es necesario
reunir algunas condiciones llamadas parmetros de la visibilidad:
Condiciones
Tamao del objeto
El contraste
El brillo del objeto
El tiempo de observacin
-
EL ENCANDILAMIENTO
trastornos
Es un trastorno originado en
el ojo a causa de la existencia
de puntos en el campo visual,
cuya luminancia es excesiva
con respecto a la luminancia
del fondo o por la llegada de
excesiva luz a la retina y cuya
consecuencia provoca una
CEGUERA TRANSITORIA
del espacio que nos rodea y
donde el ojo solamente
identifica la fuente de gran
luminancia.
-
EL ENCANDILAMIENTO
trastornos
1. ENCANDILAMEINTO DIRECTO
Este trastorno lo podemos clasificar en dos grados:
2. ENCANDILAMEINTO RELATIVO
-
EL ENCANDILAMIENTO
trastornos
En el diseo de iluminacin se deben tomar las siguientes precauciones:
1. Altura de montaje de las fuentes luminosas superior a la lnea normal de la visin. 2. Uso de colores claros de techos y parees, para reducir el contraste
-
EFECTO ESTROBOSCOPICO
diseo
Se denomina efecto estroboscpico al efecto ptico que se produce al iluminar
mediante destellos, un objeto que se mueve en forma rpida y peridica
-
EFECTO ESTROBOSCOPICO
diseo
Las caractersticas de la luz artificial que funciona con CORRIENTES ALTERNADAS, dan una variacin luminosa de acuerdo con la variacin
cclica de la corriente.
Para el caso de las lmparas incandescentes, el filamento retiene bastante tiempo el calor,
pasando desapercibida la variacin indicada
Las lmparas de descarga (fluorescentes, mercurio, sodio, etc), el arco se extingue dos
veces por ciclo. Estas fluctuaciones de las
fuentes luminosas, originan el efecto
estroboscpico, o sea, la tendencia a ver
ciertos objetos mviles (ej: ventiladores
elctricos), como si estuvieran inmviles
-
EFECTO ESTROBOSCOPICO
diseo
Para reducir este efecto, se utilizan REACTORES DOBLES de alto factor de potencia, funcionando de esta manera las lmparas desfasadas.
Si se quiere una mayor reduccin, se instalan las lmparas en deferentes fases de un sistema trifsico:
-
EFECTO ESTROBOSCOPICO
diseo
Las lmparas de descarga que trabajan con corriente continua NO
SUFREN ESTE EFECTO
-
EXTERIORES
Clculos Luminotcnicos
-
CALCULO DE ALUMBRADO
METODO PUNTO A PUNTO
Una buena iluminacin puede llegar a conseguir que los lugares en los que vivimos y trabajamos se conviertan en algo ms que un simple lugar de trabajo u ocio.
Gracias a un buen diseo lumnico se pueden crear ambientes ms que agradables, casi mgicos, sin por ello nunca olvidar que las instalaciones sean energticamente sostenibles.
Los factores fundamentales que se deben tener en cuenta al realizar el diseo de una instalacin y que definen la calidad de una iluminacin son los siguientes:
Nivel de iluminacin: iluminancias que se necesitan (niveles de flujo luminoso (lux) que inciden en una superficie)
Distribucin de luminancias en el campo visual. Limitacin de deslumbramiento. Modelado: limitacin del contraste de luces y sombras creado por el sistema de
iluminacin.
Color: color de la luz y la reproduccin cromtica Esttica: seleccin del tipo de iluminacin, de las fuentes de luz y de las luminarias.
-
METODO PUNTO A PUNTO
Iluminacin de Exteriores
Una buena iluminacin puede llegar a conseguir que los lugares en los que vivimos y trabajamos se conviertan en algo ms que un simple lugar de trabajo u ocio.
Los elementos bsicos que forman parte de un sistema de iluminacin: La fuente de luz o tipo de lmpara utilizada: incandescente, fluorescente, descarga en
gas...
La luminaria. Controla el flujo luminoso emitido por la fuente y, en su caso, evita o minimiza el deslumbramiento.
Los sistemas de control y regulacin de la luminaria.
Una vez reconocidos estos elementos ya puedes comenzar el clculo para saber si el nivel de iluminacin es el adecuado.
-
METODO PUNTO A PUNTO
Iluminacin de Exteriores
Se calcular el nivel de iluminacin en un punto de una superficie vertical. Se debe tener siempre en cuenta que este mtodo se puede utilizar con fuentes de luz
puntuales como las lmparas incandescentes y de descarga pero no con tubos fluorescentes.
-
CALCULO DE ALUMBRADO
METODO PUNTO A PUNTO
Este es un mtodo que permite calcular la iluminacin de todos los puntos de un
plano de trabajo, CONOCIENDO LA CURVA DE DISTRIBUCION
LUMINOSA de la pantalla elegida:
2
cos
d
IE
I=intensidad lumnica
E=iluminacin horizontal
D=distancia entre pantalla y plano de trabajo
cosDH cos
VD
2
22
cos
HD
2
3cos
H
IEh
Con esta ecuacin podemos calcular la Iluminancia
(ILUMINACION) en todos los puntos de un plano
horizontal.
Este mtodo se utiliza para el clculo lumnico de
EXTERIORES
-
EJEMPLO
METODO PUNTO A PUNTO
Una superficie est iluminada por una fuente luminosa puntual de 80 cd de intensidad constante en
todas direcciones situada a 2 m de altura. Calcular la iluminancia horizontal para los
siguientes valores del ngulo alfa: 0, 30 y 80.
luxE oh 202
0cos80)0(
2
3
h=2m I=80cd
2
3cos
H
IEh
luxE oh 99,122
30cos80)0(
2
3
luxE oh 10,02
80cos80)0(
2
3
-
EJEMPLO
METODO PUNTO A PUNTO
Si representamos el diagrama isolux de la superficie podemos observar que las curvas son
circunferencias, debido a que la intensidad es constante en todas direcciones, que la iluminancia
disminuye a medida que los puntos se alejan del foco y que la mxima iluminancia se encuentra en
la proyeccin de la fuente sobre la superficie (0).
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
Vas a realizar una exposicin temporal de pintura en una de las salas de un Museo de
Arte Contemporneo.
La sala tiene una altura total de 2,5 m. Tienes que iluminar correctamente un
cuadro que tiene unas dimensiones de 90 x
90 cm.
El centro del cuadro lo dispones a 1,60 m del suelo de la sala.
Quieres utilizar una luminaria tipo proyector con lmparas halgenas
dispuesta sobre rales electrificados
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
Para analizar si ests iluminando correctamente los cuadros, tienes que comprobar estos tres
aspectos: 1. Que la distancia e de la pared, donde
colocas el cuadro, al punto donde instalas la
luminaria es la correcta. Dato: la luminaria
ha de formar un ngulo de 30 con la
vertical para evitar reflejos.
2. Que el nivel de iluminacin sobre el centro
del cuadro es el adecuado, en este caso, ha
de ser mayor o igual a 500 lux.
3. Que la luminaria elegida es la correcta o no
porque ilumina con los niveles de
iluminacin deseados en el centro del cuadro
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
1. Empieza calculando la distancia e de la
pared al punto de colocacin de la
Luminaria.
Es importante que hagas un dibujo como el que ves en la figura.
Si te fijas bien, en realidad, lo que tienes es un tringulo. De este modo, si aplicas los
conocimientos que ya posees de trigonometra,
puedes ver como la distancia e a la que tendrs
que separar el ral donde se coloca la luminaria de
la pared, te viene dada por la expresin:
H
etan
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
= 30. Dato: la luminaria ha de formar un ngulo de 30 con la vertical
H= 0,90 m. Es la altura hasta el techo porque colocas el cuadro a 1,60 m
Si sustituyes estos valores en la expresin:
9,030tan
eo e = 0,52
La distancia a la que has de situar la luminaria es a 0,52 m. de la pared donde est situado el cuadro
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
2. Comprueba que el nivel de iluminacin es el apropiado
en el centro del cuadro (500lux)
A la hora de aplicar el mtodo punto a punto, es importante que tengas en cuenta lo que ya se ha comentado: su
utilizacin se limita a conocer la iluminancia en puntos
concretos.
Si observas de nuevo la frmula que te has apuntado, advertirs que para obtener el nivel de iluminacin (E) has
de averiguar algunos datos:
2d
IsenE
Para determinar I debes consultar los CATALOGOS online de los distintos fabricantes de luminarias tcnicas y elegir la
ms conveniente para el proyecto.
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
En este ejemplo la luminaria ya est elegida y recurres al catlogo por la informacin:
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
En este ejemplo la luminaria ya est elegida y recurres al catlogo por la informacin:
En este caso, la luminaria contiene una lmpara halgena de bajo voltaje cuyo flujo luminoso
= 1.200 lm
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
Encuentra la curva fotomtrica o curva de distribucin luminosa. Generalmente, se encuentra en los datos de la luminaria
Curva de distribucin luminosa
La curva de distribucin luminosa muestra cmo se distribuye la intensidad luminosa de la
lmpara en la luminaria que se analiza
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
La luminaria se puede mover libremente. De esta manera, siempre la puedes colocar enfocando al cuadro, buscando que se quede alineada con su lnea de mxima intensidad.
As es como la vamos a orientar:
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
Determinamos las intensidades luminosas de la curva, conociendo el valor que nos muestra 2500cd y el 0 que es la curva superior.
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
Averiguamos el valor de la intensidad mxima. Es el valor del punto de corte entre la curva de distribucin luminosa y la lnea de mxima intensidad. Mrcalo en el grfico y antatelo.
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
Conociendo que el flujo de tu lmparas es 1200 lm, ya estamos en condiciones de determinar la INTENSIDAD luminosa (I) en el centro del cuadro
No olvides que la curva de distribucin luminosa est hecha para una lmpara que tiene un flujo de 1 klm = 1.000 lmenes (CARACTERISTICA NORMATIVA).
La Ireal en candelas (cd) la calculamos con los datos anteriores y haciendo una regla de tres. De esta manera, reflejamos la diferencia entre tener una lmpara con un flujo de 1000 lm y
la lmpara que tienes en realidad con un flujo de 1.200 lm:
grfico = 1.000 lm I grfico= 1.400 cd
real = 1.200 lm Ireal = x cd
cdIIgrfico
realgrficoreal 1680
1000
12001400
-
METODO PUNTO A PUNTO
Ejemplo de Clculo
Ahora se determina la distancia d al cuadro:
mH
do
04,130cos
9,0
cos
Ahora se determina E (nivel de iluminacin) en LUX:
luxsen
d
IsenE 63,776
04,1
3068,12
0
2
Considerando que el nivel de iluminacin para un museo es como mnimo de 500 lux, la luminarias CUMPLE
-
METODO DE LAS CAVIDADES ZONALES
Clculo de Alumbrado
Existen varios mtodos para calcular el nivel medio de iluminacin en interiores (Mtodo del flujo luminoso, Mtodo del rendimiento de la luminaria y el Mtodo de las cavidades
zonales).
El mtodo denominado de las Cavidades Zonales es el recomendado por la Iluminating Engineering Society IES USA a partir del mes de febrero de 1.964.
El mtodo permite considerar entre otros casos: 1. Altura de suspensin de las luminarias variable.
2. Altura del plano de trabajo, variable.
3. Distintas reflectancias de paredes sobre y bajo el plano de trabajo y por arriba del
plano de las luminarias.
4. Obstruccin en el espacio existente sobre el plano de las luminarias (por ejemplo
vigas).
5. Planta del local compuesto por ms de un rectngulo.
-
PROCESO DE CALCULO
Mtodo de las Cavidades Zonales
Cavidad de Techo: Es el rea medida desde el plano de las luminarias al techo. Para luminarias colgantes existir una cavidad de techo; para luminarias colocadas en el techo o empotradas en el mismo, no existir cavidad de techo.
Cavidad de Local: Es el espacio entre el plano de trabajo donde se desarrolla la tarea y la parte inferior de la luminaria; el plano de trabajo se encuentra localizado normalmente arriaba del nivel del piso. En algunos casos, donde el plano de
trabajo es considerado a nivel del piso, el espacio desde la luminaria al piso se considera como cavidad de local.
Cavidad de Piso: Se considera desde el piso a la parte superior del plano de trabajo o bien el nivel donde se realiza la tarea especfica. Para reas de oficina esta distancia es aproximadamente, de 76 centmetros. Para bancos de trabajo de
tares difciles en industrias debern considerarse 92 centmetros aproximadamente. Sin el trabajo se realizara
directamente en el piso, no existe cavidad de piso.
-
PROCESO DE CALCULO
Mtodo de las Cavidades Zonales
Cavidades o zonas
La teora bsica en este mtodo de clculo de iluminacin es que la luz producida por una lmpara es reflejada por todas las superficies del rea. Las reflexiones mltiples de la
luz desde la luminaria y desde las superficies del local actan para producir la luz en el
plano de trabajo.
Debido a este hecho es muy importante determinar: Las dimensiones del local La reflectancia del local de techo, paredes y piso. Caractersticas de la lmpara (factor de depreciacin y coeficiente de utilizacin). Efectos ambientales (polvo, suciedad y temperatura).
-
PROCESO DE CALCULO
Mtodo de las Cavidades Zonales
Si consideramos la figura que representa un corte de un ambiente donde una superficie til a ser iluminada o el plano de la mesa, situada a 0,8 (m) del piso. La iluminacin media (E)
sobre la mesa ser
= flujo emitido por la lmpara
1= flujo que sale de la luminaria
2 = flujo que incide sobre la superficie de trabajo
Incidencia del flujo luminoso sobre una superficie
SE 2
2 = flujo que incide sobre la superficie de trabajo (lmenes)
S = rea de la superficie de trabajo (m2)
-
PROCESO DE CALCULO
Mtodo de las Cavidades Zonales
Las lmparas instaladas en la luminaria producen un flujo luminoso total . Solamente parte de este flujo sale realmente de la luminaria (1). El rendimiento de la luminaria seria:
1
La relacin de la figura entre el flujo luminoso () producido por las lmparas y la que realmente incide en la superficie de trabajo (2) es lo que llamaremos factor de utilizacin
(FU), siendo:
2UF 2 = flujo que incide sobre la superficie de trabajo = flujo luminoso total emitido por las lmparas
Sustituyendo en la ecuacin (6.1) los valores de la s ecuaciones (6.2) y (6.3), obtenemos un valor de iluminacin inicial sobre la superficie de trabajo:
S
F
SE U
2
-
FACTOR DE UTILIZACION
Mtodo de las Cavidades Zonales
El Coeficiente de Utilizacin del local es el trmino que define el comportamiento que tendr una luminaria en un local dado y su valor estar ntimamente relacionado con el
Indice del Local. Tambin depender en gran medida del color y la textura del las paredes,
sobre todo en locales pequeos
-
PROCESO DE CALCULO
Mtodo de las Cavidades Zonales
La iluminacin real de la superficie de trabajo es normalmente inferior al valor calculado por esa relacin, debido a varios factores como:
Temperatura ambiente que afectar el flujo luminoso producido por las lmparas de descarga.
Calidad del equipo auxiliar de las lmparas que podr suministrar a las mismas, condiciones no ideales de funcionamiento.
Depreciacin de la reflectancia de las luminarias con su envejecimiento. Envejecimiento de las superficies (paredes) del local con la acumulacin de polvo
sobre las mismas.
Lmparas quemadas Depreciacin del flujo luminoso de las lmparas en el transcurso de su vida til. Acumulacin de polvo sobre las luminarias Tensin de alimentacin de las luminarias
S
F
SE U
2
-
PROCESO DE CALCULO
Mtodo de las Cavidades Zonales
Cada uno de estos tems es un factor de depreciacin (inferior a la unidad) que multiplicados entre s resultan en un factor de perdida de luz (FP)
De los factores de depreciacin anteriormente sealados debemos tener en cuenta los ms importantes en cada caso particular de instalacin.
-
PROCESO DE CALCULO
Mtodo de las Cavidades Zonales
Un factor de depreciacin de las superficies (paredes) (Fds) debido a la disminucin de las reflectancias de las paredes con el tiempo, puede calcularse con la utilizacin de la tabla
Factor de depreciacin debido a la disminucin de la reflectancia de las paredes del local
-
FA
CTO
RE
S D
E R
EFLE
XIO
N
tablas
La plantilla se colocar sobre la superficie de la cual se
desea saber el poder
reflectante. A travs de los
orificios se buscar el color
de las muestras que ms se
parezca a dicha superficie. El
nmero que se encuentra
debajo del mismo es el
porcentaje de reflectancia que
posee esa superficie.
-
PROCESO DE CALCULO
Mtodo de las Cavidades Zonales
Los dems factores de depreciacin que forma el factor de perdidas de luz (FP) para la mayora de los casos pueden ser considerados iguales a la unidad. En el caso de esta
suposicin tenemos:
dldsp FFF
Tomando en cuenta el factor de perdida de luz, la formula (6.4) adquiere la forma siguiente; que corresponde a la iluminacin probable media sobre una superficie de trabajo despus de
un tiempo de uso de la instalacin:
S
FFE PU
: es el flujo luminoso inicial de las lmparas de la luminaria
E : nivel de iluminacin media requerida (lux)
S : rea a ser iluminada por la luminria (m2)
FU : factor de utilizacin de la luminaria (texto KU) FP : factor de perdida de luz de la instalacin (texto KP)
-
la
lahk
.
)(5 11
PROCESO DE CALCULO
Mtodo de las Cavidades Zonales
Este mtodo, como su nombre sugiere, divide al local en cavidades individuales: 1. la cavidad cielorraso,
2. la cavidad local y
3. la cavidad piso.
Esta forma de analizar por separado el comportamiento de los tres sectores ms importantes del volumen total de un local a iluminar, confiere a los clculos realizados por este mtodo una mayor
precisin.
Cada cavidad tiene un ndice cuya expresin toma en cuenta las dimensiones de la misma:
ndice Cavidad Local ndice Cavidad Cielo Raso ndice Cavidad Piso
1
21
22
.
)(5h
hk
la
lahk
1
31
33
.
)(5h
hk
la
lahk
La consideracin de las tres cavidades, reside en la necesidad de reemplazar el complejo anlisis del flujo emitido por las pantallas y sus interreflexiones por arriba y por abajo del plano de trabajo, por reflexiones en los planos aparentes de
pantalla y de trabajo a los cuales se le asignan reflectancias efectivas y que tienen en cuenta las reflectancias reales de las
superficies que limitan las cavidades zonales.
l = longitud del local
a = anchura del local
h = altura de la cavidad
-
PROCESO DE CALCULO
Ejemplo
Supongamos un local con las siguientes dimensiones: Largo del local (l): 8,00 m Ancho del local (a): 6,00 m Altura de la pantalla al plano de trabajo (h): 2,40 m
Por otro lado se selecciona la pantalla TMS-431 de Philips. Se instalarn tubos fluorescentes de 40 vatios (2600 lmenes)
1. Calculamos el ndice del local
43,140,2)68(
68
)(
.
x
x
hal
alil
Adoptamos 1,50
-
PROCESO DE CALCULO
Ejemplo
2. Coeficientes de reflexin: en funcin al color de los techos y paredes se define los coeficientes de
reflexin, dados por tablas:
Cielo raso: BLANCO: coeficiente 0,8 Paredes: CELESTE: coeficiente 0,3 Piso: CLARO: coeficiente 0,1
3. Con la informacin proporcionada, obtengo de la tablas que el COEFICIENTE DE UTILIZACION
(Fu) es de 0,55 (55%).
4. Al ser el local un ambiente limpio, adoptamos de tabla un coeficiente Fd=0,8 (en los ambientes sucios el
factor es 0,6).
FACTORES DE UTILIZACION
Coeficiente Fu
-
PROCESO DE CALCULO
Ejemplo
Calculamos el flujo, considerando que se requiere para una iluminacin media de 300 lux, ser:
lumenesx
x
FF
ExS
du
727.3280,055,0
48300
Clculo del nmero de tubos: considerando que cada luminaria tiene una capacidad de 2600 lmenes (40W), entonces:
58,122600
727.32N Adoptamos 12 luminarias
El nmero de pantallas ser:
62
12 N
-
FACTORES DE UTILIZACION
Para diferentes luminarias
-
COEFICIENTE DE REFLEXION
Color
-
Iluminancia Abr. Ejemplo
0,00005 lux 50 lx Luz de una estrella (Vista desde la tierra)
0,0001 lux 100 lx Cielo nocturno nublado, luna nueva
0,001 lux 1 mlx Cielo nocturno despejado, luna nueva
0,01 lux 10 mlx Cielo nocturno despejado, cuarto creciente o menguante
0,25 lux 250 mlx Luna llena en una noche despejada[1]
1 lux 1 lx Luna llena a gran altitud en latitudes tropicales[2]
3 lux 3 lx Lmite oscuro del crepsculo bajo un cielo despejado [3]
50 lux 50 lx Sala de una vivienda familiar[4]
80 lux 80 lx Pasillo/cuarto de bao[5]
400 lux 4 hlx Oficina bien iluminada
400 lux 4 hlx Salida o puesta de sol en un da despejado.
1000 lux 1 klx Iluminacin habitual en un estudio de televisin
32.000 lux 32 klx Luz solar en un da medio (mn.)
100.000 lux 100 klx Luz solar en un da medio (mx.)
Iluminacin Tpica
lux
-
Magnitud Smbolo Unidad Abrev. Notas
Energa lumnica Qv lumen segundo lms A veces se usa la denominacin talbot, ajena al Sistema Internacional.
Flujo luminoso F lumen (= cdsr) lm Medida de la potencia luminosa percibida.
Intensidad luminosa Iv candela (= lm/sr) cd Es una unidad bsica del Sistema Internacional.
Luminancia Lv candela por metro cuadrado cd/m2 A veces se usa la denominacin nit, ajena al Sistema Internacional.
Iluminancia Ev lux (= lm/m2) lx Usado para medir la incidencia de la luz sobre una superficie.
Emitancia luminosa Mv lux (= lm/m2) lx Usado para medir la luz emitida por una superficie.
Eficacia luminosa lumen por vatio lm/W Razn entre flujo luminoso y flujo radiante.
Unidades de Fotometra
Sistema Internacional
-
Niveles de iluminacin recomendado para Empresas Espaolas
-
SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
Iluminacin
Muchos ACCIDENTES DEL TRABAJO se produce por deficiencias en la Iluminacin
Estas deficiencias conducen a ERRORES del trabajador al no poder IDENTIFICAR objetos o riesgos asociados a maquinarias o recipientes peligrosos
-
SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
Iluminacin
Asi mismo son habituales los TRANSTORNOS VISUALES (fatiga ocular, reduccin de capacidad visual) asociados con deficiencias del sistema de
iluminacin.
La luz y el color afectan la PRODUCTIVIDAD y el BIENESTAR psicofisiolgico del trabajador.
-
SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
Iluminacin
En la industria alimentaria una iluminacin apropiada ayuda a mantener una buena limpieza de las instalaciones.
Tambin permite detectar aquellos alimentos alterados o sucios
-
ILUMINACION DE EXTERIORES
Complemento
Debido a las grandes sumas de dinero que se gastan en nuevas instalaciones y mantenimiento de las existentes, en iluminacin publica, y el creciente incremento
de vehculos, requiere que este tema sea analizado con mucho cuidado.
Las normas y recomendaciones para iluminacin de exteriores, son fruto del conocimiento cientficos basados en la fisiologa de la visin y experiencias practicas
en el sector de iluminacin publica.
Estas normas y recomendaciones son, en ultima instancia, la RECETA, para tener una iluminacin tcnicamente perfectas en vas publicas, atendiendo as a los
objetivos de seguridad de los conductores de vehculos.
-
ILUMINACION DE EXTERIORES
Complemento
En iluminacin de tneles, aparecen grandes problemas de adaptacin durante el da que pueden ser resueltos con una iluminacin artificial suficientemente alta,
existiendo normas precisas para este sector en los diferentes pases.
-
ILUMINACION DE EXTERIORES
Complemento
La iluminacin de exteriores se utiliza tambin en realzar monumentos histricos u otra atraccin turstica:
-
ILUMINACION DE EXTERIORES
Complemento
Otra aplicacin corresponde a los campos deportivos, que adems de satisfacer a los deportistas, debe hacer lo mismo con la transmisin de TV y los espectadores:
-
ILUMINACION DE EXTERIORES
Complemento
Otra aplicacin corresponde a los campos deportivos, que adems de satisfacer a los deportistas, debe hacer lo mismo con la transmisin de TV y los espectadores:
-
ILUMINACION DE VIAS PUBLICAS
Complemento
La seguridad del trfico obliga a un estudio cuidadoso de la iluminacin nocturna de las vas publicas.
Es preciso, por ejemplo, poder identificar de noche un obstculo con la rapidez suficiente y evitar as un accidente serio.
La iluminacin publica deber tener un equilibrio entre los valores mnimos de iluminancia (iluminacin) y lo que se puede invertir (Alcalda)
Cantidad
Luminarias
$
-
ILUMINACION DE VIAS PUBLICAS
Complemento
La iluminacin pblica es MENOR que la producida por los faroles de los vehculos, para limitar el ENCANDILAMIENTO y mejorar las condiciones en una
pista mojada
-
NIVELES DE ILUMINANCIA MEDIA
Segn DIN
Desde el punto de vista fisiolgico, todas las iluminaciones pblicas deberan tener el mismo nivel, sin embargo debido a motivos econmicos, se ilumina mejor una
avenida que una calle.
Los pases tienen definido los niveles de luminancia mnimo en cada situacin (normativas).
Luxmetro para medir emitancia luminosa
-
NORMAS BASICAS DE ALUMBRADO
Eficiencia
-
LAMPARAS PARA
ALUMBRADO
Captulo II
-
TIPO DE LAMPARAS
Tecnologas
INCANDESCENTES Emiten luz cuando un filamento se calienta a elevadas
temperaturas
Ejemplo: lamparitas, halgenas
DE DESCARGA GASEOSA Emiten luz cuando un gas es recorrido por una corriente
elctrica
Ejemplo: fluorescentes, bajo consumo, vapor de
mercurio, mezcladoras
LED Emiten luz cuando la corriente circula a travs del
semiconductor
-
Cuando fluye corriente a travs de un conductor, se produce dos efectos: 1. Origina un campo magntico alrededor del conductor. 2. Genera calor en el conductor.
La cantidad de corriente que fluye en el conductor determina la intensidad del campo magntico y la cantidad de calor producida. Estos efectos se usan en los dos tipos bsicos de medidores de corriente: el medidor de corriente electromagntico y el medidor de corriente trmico. El medidor electromagntico mide la corriente por medio del campo magntico y el trmico lo hace en funcin a la cantidad de calor producido.
Para medir la corriente, el medidor trmico utiliza el calor producido por la corriente que pasa a travs de un alambre.
Para medir la corriente, el medidor electromagntico emplea un campo magntico alrededor de un alambre que lleva corriente.
EFECTO DE LA CORRIENTE
por un conductor
-
LAMPARAS INCANDESCENTES
Tipos de Lmparas
Al atravesar la corriente el filamento resistivo, ste alcanza una temperatura de unos 2000 C ponindose incandescente, emitiendo luz
Son muy baratas y de fcil montaje . El filamento se evapora y se termina cortando. La duracin es de unas 1000 horas El rendimiento es menor al 20% (normalmente 85% se pierde en calor) El filamento es de tungsteno o wolframio, para soportar la temperatura. Dentro de la ampolla se quita el aire y se llena con argn y nitrgeno
-
LAMPARAS INCANDESCENTES
Construccin
-
LAMPARAS INCANDESCENTES
Tipos de Lmparas
La lmpara incandescente es la lmpara de la iluminacin del hogar, del alumbrado decorativo. Es
la fuente de luz artificial ms prxima a la luz del
da. Es el smbolo de la luz en la vida del hombre.
Para clasificarlas de alguna manera, se las puede separar en dos grandes grupos: lmparas
incandescentes tradicionales y lmparas
incandescentes halgenas.
En ambos grupos se las podr hallar para funcionamiento en baja tensin (6, 12, 24, 48, 110
volts, etc) y para 220 volts.
Las incandescentes tradicionales se fabrican en los tipo Standard clara y opalina, con filamento
reforzado, decorativas, reflectoras de vidrio soplado,
reflectoras de vidrio prensado PAR 38 y 56, etc.
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LAMPARAS HALOGENAS
Incandescentes
Son muy parecidas a las incandescentes, pero se construyen para que duren mas y tengan un
mayor rendimiento
Tiene una vida til de 2000 a 3000 horas. Tiene mas rendimiento que las lamparitas Generan mucho calor Su costo es relativamente elevado Ampolla de cuarzo Filamento de tungsteno Electrodos de conexin Dentro de la ampolla hay un elemento halgeno
(yodo) que reacciona con el tungsteno del
filamento.
La temperatura es muy alta, por lo que la ampolla es de cuarzo.
Es aconsejable NO TOCAR la ampolla con los dedos, porque la grasa, en combinacin con las
altas temperaturas puede romper el cuarzo
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LAMPARAS HALOGENAS
Tipos
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El tubo fluorescente es sin duda la lmpara verstil por excelencia. Une a su gran eficiencia ( en la actualidad alcanza a los 104 Lm/W ) una larga vida til,
superior a las 8000 horas y una amplia gama de temperaturas de color con ptima
reproduccin cromtica.
Hoy es posible iluminar con lmparas fluorescentes objetos que antes no se conceban iluminados ms que por incandescentes, sin que se aprecie el cambio.
La lmpara fluorescente se presenta en una amplsima gama de potencias y tamaos. Es la lmpara obligada en la iluminacin de oficinas, industrias, supermercados, etc.
En lo que respecta a la iluminacin de oficinas, la posibilidad que ofrecen las compactas de disear luminarias cuadradas y redondas ha introducido un
importante avance en el campo arquitectnico de los cielorrasos, ya que permiten
romper con la tradicional direccionalidad a la que obligaba el tubo convencional
LAMPARAS FLUORESCENTES
de descarga gaseosa
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LAMPARAS FLUORESCENTES
de descarga gaseosa
La luminaria fluorescente, tambin denominada tubo fluorescente, aunque su efecto se basa exactamente en la fosforescencia, es una luminaria que cuenta con una lmpara de vapor de
mercurio a baja presin y que es utilizada normalmente para la iluminacin domstica e
industrial.
Est formada por un tubo o bulbo fino de vidrio revestido interiormente con diversas sustancias qumicas compuestas llamadas fsforos, aunque generalmente no contienen el
elemento qumico fsforo y no deben confundirse con l.
Esos compuestos qumicos emiten luz visible al recibir una radiacin ultravioleta. El tubo contiene adems una pequea cantidad de vapor de mercurio y un gas inerte, habitualmente
argn o nen, a una presin ms baja que la atmosfrica.
En cada extremo del tubo se encuentra un filamento hecho de tungsteno, que al calentarse al rojo contribuye a la ionizacin de los gases.
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LAMPARAS FLUORESCENTES
de descarga gaseosa
La corriente atraviesa un gas o vapor metlico encerrado en un tubo. La luz se desprende a baja temperatura (luz fra) Tienen una vida til de unas 8000 horas Tienen un rendimiento 4 veces superior a las incandescentes. Requieren un circuito auxiliar para su funcionamiento.
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LAMPARAS FLUORESCENTES
ENCENDIDO
1. Entrada de la corriente alterna.
2. Arrancador.
3. Filamentos de tungsteno.
4. Tubo de descarga de luz fluorescente.
5. Balasto o inductancia o reactancia.
6. Capacitor o filtro. El arrancador en combinacin
con el balasto generan un pico de tensin elevada
que produce la ionizacin del gas y el inicio de la
descarga gaseosa
-
Como toda lmpara, el tubo fluorescente tambin tiene su punto dbil que es la temperatura. Ya que se trata de una fuente de luz diseada para trabajar a una
Temperatura de 25 C, las temperaturas superiores o inferiores a ese valor la afecta
notablemente, reduciendo su emisin de flujo luminoso.
Entre las medidas precautorias a tomar en consideracin, es recomendable no instalar en una luminaria hermtica ms de dos lmparas para evitar el recalentamiento. Tambin se
deber evitar el colocar luminarias abiertas ( tubos a la vista ) en lugares donde pueda
haber corrientes de aire fro
LAMPARAS FLUORESCENTES
de descarga gaseosa
-
LAMPARAS FLUORESCENTES
Compactas (CFL)
Son lmparas fluorescentes con potencia entre 5 y 60W con el circuito de arranque incorporado
y un casquillo E27
Tienen una vida til de unas 8000 horas
Tienen un rendimiento 5 veces superior a las incandescentes
-
Ser eficiente significa cubrir todas las necesidades con el menor costo posible.
Foco Incandescente 100 W
=
Foco Fluorescente 20 W
COMPARACION LAMPARAS
Incandescentes vs Bajo Consumo
-
COMPARACION LAMPARAS
Incandescentes vs Bajo Consumo
-
COMPARACION
Eficiencia
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LAMPARA Incandescente 100W Bajo Consumo 20W
Costo de Compra (Bs) 2.20 35.00
Vida Util (horas) 1,200 6,000
Consumo Energa en 6000 h (kWh) 600 120
Tarifa (Bs/kWh) 0.55 0.55
Costo de Energa 6000 h (Bs) 330.00 66.00
Pago Mensual 8h/da (Bs) 10.56 2.11
Cul es ms cara?
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LAMPARAS DE DESCARGA
Generalidades
Al hablar de las lmparas a descarga, es inevitable asociarlas con las poderosas fuentes de gran potencia e impresionantes paquetes de flujo luminoso.
No obstante, para el alumbrado de interiores existe una ms que interesante variedad de lmparas de pequeas y medianas potencias que se adaptan perfectamente a la situacin
y que vienen a llenar un espacio que antiguamente era de difcil solucin: el de las alturas
intermedias.
En el alumbrado de interiores no siempre se trata de locales con alturas de cielorraso de 2,60 3,00 metros; a menudo se presentan espacios de doble y triple altura ( Lobbys,
atrios, locales comerciales, etc.) que no pueden solucionarse econmicamente con
lmparas incandescentes fluorescentes.
Para estos casos las lmparas a descarga de bajas potencias, con sus reducidas dimensiones y gran flujo luminoso, se presentan como una alternativa ideal.
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LAMPARAS VAPOR DE MERCURIO
Tecnologa
En estas lmparas la descarga se realiza en una atmsfera de vapor de mercurio
Tienen una vida til de 8.000 a 16.000 horas. Tienen alto rendimiento. Potencia entre 50 y 2.000 W Requieren un circuito auxiliar para su
funcionamiento.
Tiempo de encendido entre 4 y 5 minutos. Tiempo de reencendido entre 3 y 6 minutos.
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LAMPARAS MEZCLADORA
Tecnologa
La lmpara mezcladora deriva de la lmpara convencional de mercurio de alta presin.
La diferencia principal entre estas dos es que, la ltima depende de un balasto externo para estabilizar la corriente de
la lmpara, y la lmpara mezcladora posee un balasto
incorporado en forma de filamento de tungsteno conectado en
serie con el tubo de descarga.
La luz de descarga del mercurio y aquella del filamento caldeado se combinan, o se mezclan, para lograr una lmpara
con caractersticas operativas totalmente diferentes a aquellas
que poseen tanto una lmpara de mercurio puro como una
incandescente.
La principal ventaja es que concentra las ventajas de ambos tipos.
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LAMPARAS VAPOR DE SODIO
Tecnologa
La vida media de estas lmparas es muy elevada, de unas 15.000 horas y la depreciacin de flujo luminoso que sufren a lo largo de su vida es muy baja.
Esto junto a su alta eficiencia y las ventajas visuales que ofrece la hacen muy adecuada para usos de alumbrado pblico, aunque tambin se utiliza con finalidades decorativas.
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LAMPARAS
Tipos
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COMPARACION DE DURACION
Tecnologas
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LEDS (semiconductores)
Tecnologa
-
Lm
paras m
as utilizadas
Interiores
-
EFICIENCIAS
Lmenes/Watt
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CIRCUITOS DE ENCENDIDO
Resumen
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RENDIMIENTO DEL COLOR
Repaso
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GRAFICOS DE DISTRIBUCION ESPECTRAL
Repaso
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INDICE DE REPRODUCION CROMATICA
Cuadro Comparativo
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TEMPERATURA DEL COLOR
Cuadro Comparativo
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INSTALACIONES
ELECTRICAS
en baja tensin
Capitulo 2
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El sistema elctrico de un hogar puede ser comparado con un sistema de plomera. La corriente elctrica circula por los cables en forma semejante a la del agua que circula por los tubos. Tanto la electricidad como el agua entran al hogar para ser distribuidas por el mismo; una vez que han realizado su trabajo salen de la casa.
En el caso del sistema de plomera el agua circula en primer lugar por el sistema de agua a presin. En el caso de la electricidad esta corre por los alambres vivos. La corriente que circula por los alambres vivos tambin esta a presin; dicha presin se llama voltaje.
PARA COMPRENDER LA ELECTRICIDAD
Sistema Plomera
-
Los tubos gruesos pueden transportar mas agua que otros mas delgados. De igual forma, los alambres de gran calibre transportan mas energa que los de pequeo calibre. La capacidad para transportar electricidad por los alambres se denomina amperaje.
El agua se utiliza hacindola salir por las llaves, grifos y regaderas. La electricidad se utiliza por medio de contactos, interruptores y aparatos.
Por ultimo, el agua sale de la casa por un sistema de drenaje, en el que no hay presin. En forma semejante, la corriente elctrica sale por el neutro, sin presin, y su voltaje es cero.
PARA COMPRENDER LA ELECTRICIDAD
Sistema Plomera
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SISTEMA ELECTRICO DEL HOGAR
Hasta 600 voltios nominales
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ANATOMIA DEL CIRCUITO
Fase, neutro y tierra
-
Medicin Directa
Pilastra
PILASTRA bastn
Cable dplex
Caja de medicin y medidor
precinto
Cdigo de ubicacin
-
La electricidad es un flujo de energa de un lugar a otro
Se requiere de una fuente de potencia (generador).
Un flujo de electrones viaja a travs del conductor (corriente elctrica).
El flujo requiere que el circuito este cerrado.
I
Cmo funciona la electricidad?
Conceptos bsicos
-
Corriente es el flujo de electrones (Amperes)
Circuito es el camino completo de la corriente. Incluye una fuente de generacin, un conductor y una carga.
Resistencia es la oposicin al flujo de corriente.
Conductores sustancias, como los metales, con una pequea resistencia al flujo de corriente.
Aterramiento es una conexin directa a tierra que sirve como una medida de proteccin.
Aislador es una sustancia con una alta resistencia a la corriente como el vidrio, porcelana, plstico y maderas secas.
Trminos elctricos
Conceptos bsicos
-
V
R1
Circuitos en serie
Cuando todas las resistencias de un circuito estn conectadas extremo con extremo de manera que solo exista un camino nico para el flujo de corriente, estas resistencias forman un circuito en serie.
Las resistencias en serie se suman.
i R2
R3 -
+
i
En circuitos en serie, los voltajes se dividen
RTOT = R1 + R2 + R3
-
Circuitos en paralelo
Cuando se conecta resistencias una junto a otra con sus extremos unidos, se dice que estn conectadas en paralelo. En una conexin as hay ms de un solo camino para el paso de la corriente. El voltaje es el mismo en todas las resistencias conectadas en paralelo.
V
R1
i R2
R3
-
+ R1 R2 R3
RT R1 + R2 + R3
1
=
1
1
1 Distintos tipos de equipo elctrico en paralelo dividen desigualmente
la corriente total.
V
-
+ V
-
Circuitos en paralelo
La corriente se divide en partes iguales al pasar por resistencias iguales Las conexiones en paralelo reducen la resistencia. La resistencia total es menor que la resistencia individual mnima
V
R1
IT R2
R3
-
+ R1 R1
I1 I1
IT = I1 + I1 = 2I1
RT = 0.5R1
50% R
V
-
+
V
-
+
-
Circuitos serie - paralelo
- R1
R3
Vg
-
+ R2
I1 IT I2
1/RT = 1/R1 +
1/(R2 + R3)
V2
V3
V1
Vg = V1 = V2+V3
IT = I1 + I2
-
Ley de Ohm
V=I R
La intensidad de corriente de un circuito varia en forma directamente proporcional a la variacin de voltaje e inversamente proporcional a la variacin de la resistencia.
-
Leyes de Kirchhoff
SEPA......... LAS LEYES DE KIRCHHOFF y podr simplificar los circuitos complejos
1ra Ley: INTENSIDADES
2da Ley: TENSIONES
-
Primera ley de Kirchhoff
La corriente total que entra en un punto del circuito es la misma que la corriente total que sale de ese punto
I1
I2
I3
-
Segunda ley de Kirchhoff
Las cadas de tensin totales en las resistencias de un circuito cerrado son iguales a la tensin total que se aplica al circuito
90 V
40 V
50 V 45 V
30 V
15 V
-
100W
Qu es potencia elctrica?
P=V I = I2R
Es la rapidez con la que se efecta el trabajo de mover electrones en un material.
-
Potencia
P1=Vfn IL =V1 I1=220xI1 Potencia Monofsica:
P3 = 3P1 = V1 I1 + V2 I2 + V3 I3
Si V1=V2=V3 y la carga es equilibrada I1=I2=I3 P3 = 3P1 = 3Vfn IL = 3(Vff/3) IL
Potencia Trifsica:
P3=3Vff IL
-
Conceptos Bsicos
La carga elctrica es una propiedad de la materia que produce una fuerza cuando tiene cerca otra materia cargada elctricamente. La carga se origina en el tomo, el cual tiene portadores muy comunes que son el electrn y el protn.
Carga Elctrica
Es el movimiento de cargas elctricas. La corriente puede estar producida por cualquier partcula cargada elctricamente en movimiento; lo ms frecuente es que sean electrones, pero cualquier otra carga en movimiento produce una corriente.
Corriente elctrica
Un campo elctrico se crea por un cuerpo cargado en el espacio que lo rodea, y produce una fuerza que ejerce sobre otras cargas que estn ubicadas en el campo.
Campo elctrico
Se define como la energa requerida para mover una carga elctrica de un punto A a un punto B.
Potencial elctrico (tensin)
Se denomina electromagnetismo a la teora fsica que unifica los fenmenos elctricos y magnticos en una sola teora, cuyos fundamentos son obra de Faraday, pero fueron formulados por primera vez de modo completo por Maxwell.
Electromagnetismo
-
Qu necesito saber?
En el estudio de las Instalaciones Elctricas, se precisa del conocimiento bsico de circuitos elctricos que permiten comprender los problemas que se plantean en las instalaciones
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Qu partes componen un circuito?
Un circuito elctrico elemental, consta de 4 partes bsicas: 1. Una fuente de energa elctrica 2. Conductores que transportan el flujo de electrones a travs de todo el
circuito. 3. La carga al cul se le suministra la energa elctrica 4. Un dispositivo de control que permita conectar o desconectar la carga de la
fuente de energa
-
Qu partes componen un circuito?
Un diagrama que muestra estas 4 partes, es el siguiente:
R= Carga (Resistencia) V= Fuente de energa (Voltaje) LL= Interruptor o apagador C= Conductores Se cumple: V= IR (Ley de Ohm )
-
Control de Iluminacin de una Lmpara
220 V
LL
-
Los circuitos de Instalaciones Elctricas, utilizan la denominada corriente alternada CA, cuya fuente de energa es del tipo sinusoidal
qu es la corriente alternada?
senVv max wtsiendo
en la que w= /t es la velocidad angular, tal como se ve en el diagrama adjunto. En los Sistemas Elctricos a w se la denomina pulsacin o frecuencia pulsante. En este caso w= 2f, siendo f la frecuencia de la red, que para el caso de Bolivia f=50Hz
Vm
v
mV
wt
-
La Ley de Ohm para este caso es
cmo seria un circuito elemental de c.a.?
iRv
Tanto v como i son valores sinusoidales, llamados tambin valores instantneos
i
Rv
-
CRE suministra una tensin monofsica instantanea:
qu nos entrega la CRE?
)(311 wtsenv
sin embargo nos indica que la tensin de alimentacin que nos est entregando es de 220 voltios.Que son en realidad los 220 voltios? Los 220 voltios, es una tensin eficaz invariable, que produce la misma energa sobre una carga R a travs del tiempo que la tensin instantnea v=VmSewt, es decir, la v=311Senwt (valor instantneo), es equivalente desde el punto de vista energtico, a los 220 voltios ( valor eficaz ). Para calcular la tensin eficaz:
)(2202
311
2
max voltiosV
V
-
Antes de estudiar los cirucitos de c-a, conviene entender perfectamente las caractersticas de las ondas de c-a. La corriente alterna fluye peridicamente, primero en una direccin y luego en la direccin opuesta. A una direccin se le llama positiva a la otra negativa. Se llama frecuencia de la corriente alterna al numero de veces por segundo que pasa la corriente de cero al mximo positivo, regresa a cero, pasa al mximo negativo y regresa nuevamente a cero.
Una corriente de c-a completa un ciclo cuando va de cero al mximo positivo, regresa a cero, pasa al mximo negativo y regresa nuevamente a cero
Alternacin positiva
Alternacin negativa
ONDAS SINUSOIDALES
La frecuencia de esta onda de c-a es de 2 ciclos por segundo.
corriente alterna?
-
Las unidades elctricas bsicas (ampere, volt) se basan en c-c. Se tuvo que deducir un mtodo para relacionar c-a con c-c. El valor mximo o pico de una onda sinusoidal, no se puede usar debido a que la onda solo permanece en su mximo por un breve periodo de tiempo, as pues una onda cuya corriente mxima es de 1 amp., no es igual a una corriente continua de 1 ampere, desde el punto de vista de energa, ya que la corriente continua siempre permanece en 1 ampere. Considerando los efectos de calentamiento de c-a y c-c, se observ que una corriente igual a 0.707 (1/2) del mximo de una onda de c-a produca el mismo calor o perda la misma potencia que una corriente continua igual para una resistencia dada. Ejemplo: una onda sinusoidal de 3 A produce el mismo efecto trmico que una de 0.707x3=2.12 de c-c.
Imax
Emax
ERMS
IRMS
corriente
voltaje
IRMS = 0.707 Imax ERMS = 0.707 Emax
Valores RMS (eficaz) y medio
-
Para determinar el calor disipado durante todo un ciclo de una sinusoidal, primero debe elevarse al cuadrado cada valor instantneo de corriente y hacer luego la suma (P = I2R) Entonces se obtiene el valor medio o promedio de esta suma. Posteriormente se saca la raz cuadrada del medio y la respuesta ser el valor de la raz media cuadrtica (rms) de la onda. Con frecuencia a este valor se le llama valor eficaz. Otro valor importante es el valor medio de la onda sinusoidal, el cual es igual a 0.637 del valor mximo.
IMED = 0.637 Imax EMED = 0.637 Emax
Imax
Emax
EMED
IMED
corriente
voltaje
Valores RMS (eficaz) y medio
-
Conexin en serie
cules son los tipos de conexiones?
Las resistencia equivalente de los elementos en serie resulta ser
321 RRRReq
I
RV
R 1
2
-
Conexin en paralelo
cules son los tipos de conexiones?
Las resistencia equivalente de los elementos en paralelo resulta ser
21
111
RRReq
21
21
RR
RRReq
En los circuitos de Instalaciones Elctricas, todas las cargas (Lmparas, heladeras, TV, ventiladores, computadoras), estn en paralelo
I
V1R 2R
-
qu es la potencia elctrica?
Se define la potencia elctrica P como el trabajo desarrollado en un tiempo determinado.
VIP
La potencia que la fuente de energa V entrega a la carga R, es:
De acuerdo a la Ley de Joule, la potencia que la carga absorbe de la fuente de energa, es:
RIP 2
Evidentemente, la potencia que la fuente de energa V entrega a la carga R, debe ser igual a la potencia que la carga absorbe de la fuente de energa
V R
I
-
cmo se dimensiona los circuitos?
En las instalaciones elctricas residenciales, todas las cargas se encuentran en paralelo. Si se tiene en una instalacin las siguientes cargas
5 lmparas de 100 w c/u..............................500 w 1 heladera de 1000 w ................................1000 w 1 plancha de 1500 w ..................................1500 w 1 ducha de 5500 w .....................................5500 w Total ...........................................................8500 w
y supongamos que la instalacin tenga la siguiente distribucin de las cargas
220 V
I
H P 5L D
1 2I I3 4I
HI IP 5LI ID
-
cmo se dimensiona los circuitos?
La corriente que circula por cada una de las ramas se calcula de la siguiente manera:
A 37,99 4,54 33,45 I I I A 25 2205500/ I
A 33,45 6,18 27,27 I I I A 2,27 220500/ I
A 27,27 2,27 25 I I I A 6,18 2201500/ I
A 25 I I A 4,54 2201000/ I
H21H
P32P
5L435L
D4D
D5LPH
40A
220 V
1R =0.042 =0.021R 2 4R =0.0528=0.0334R 3
33.5A 27.3A 25A
4.54A 6.18A 2.27A 25A
1I I2 3I I4
AWG 8 AWG 8 AWG 10 AWG 10
10 m 5 m 5 m 8 m
-
cmo se dimensiona los circuitos?
El clculo de estas corrientes, sirve para elegir los conductores elctricos que deben ser colocados en los distintos tramos de la instalacin en estudio. Evidentemente, debido a las resistencias que tienen cada tramo del circuito de instalacin y a la circulacin de corrientes por los mismos, se producir una cada de tensin que puede llegar a ser importante.
El conductor debe ser capaz de soportar la corriente mxima y permitir que la cada de tensin no supere el 3%.
-
cmo se dimensiona los circuitos?
-
cmo se dimensiona los circuitos? VARIAS RESIDENCIAS
Numero de Nivel consumo Nivel consumo
viviendas minimo elevado
2 - 4 1 0.8
5 - 10 0.8 0.7
11 - 20 0.6 0.5
21 - 30 0.4 0.3
RESIDENCIALES
Norma NB 777
Pot. Instalada Factor demanda
Primeros 20 KVA 100%
Exceso de 20 KVA 70%
COMERCIALES
Factor de Simultaneidad
-
cmo se dimensiona los circuitos?-VARIOS APARATOS
Factor de Demanda
Tipo de Edificio Potencia a la cual es factor
aplicado el factor demanda
Sala de espactaculo total de vatios 100%
bancos total de vatios 100%
peluquerias total de vatios 100%
