INSTALACIONES ELCTRICAS DE ILUMINACIN

A. LA VISION

FISIOLOGIA DE LA VISION

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VISIONTAMAOAGUDEZAVISUAL

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VISIONCONTRASTEContraste de coloresContraste de luminanciasTIEMPOEfecto Estroboscpico

B. LA LUZ

ESPECTRO ELECTROMAGNTICO que comprende tipos de ondas tan dispares como los rayos csmicos, los rayos gamma, los ultravioletas, los infrarrojos y las ondas de radio o televisin entre otros. Cada uno de estos tipos de onda comprende un intervalo definido por una magnitud caracterstica FRECUENCIALONGITUD DE ONDA

PROPIEDADES DE LA LUZREFLEXINTRANSMISIN

PROPIEDADES DE LA LUZREFRACCINABSORCIN

Fuente de luz blanca.Fuente de luz monocromtica.Efecto del color de la fuente sobre el color de los objetos

PROPIEDADES DE LA LUZOTRAS PROPIEDADES

INTERFERENCIAPOLARIZACIONEFECTOFOTOELECTRICODIFRACCION

C. CONCEPTOS BSICOS DE LUMINOTECNIA

FLUJO LUMINOSOO tambin denominado EMISIN LUMINOSA, es la energa radiante de una fuente de luz, que produce en el ojo humano una sensacin luminosa. = Flujo luminoso en Lmenes. Q = Cantidad de luz emitida en Lmenes x seg. t = Tiempo en segundos.INTENDIDAD LUMINOSASe define como la cantidad de flujo luminoso emitido por una unidad de ngulo slido en una direccin dada

INTENSIDAD LUMINOSA

Smbolo: IUnidad: candela 1(cd) = 1 lm / sr

Diferencia entre flujo e intensidad luminosa.

ILUMINANCIASe define como el flujo luminoso recibido por una superficie. Su smbolo es E y su unidad de medida el lux, que es un lm/m2

ILUMINANCIA

Smbolo: EUnidad: lux (lx)1 lux = 1 lm / 1 m2

LEY INVERSA DE LOS CUADRADOS

Relaciona la intensidad luminosa (I) y la distancia a la fuente. Esta ley solo es vlida si la direccin del rayo de luz incidente es perpendicular a la superficie.

Qu ocurre si el rayo no es perpendicular?En este caso hay que descomponer la iluminancia recibida en una componente horizontal y en otra vertical a la superficie.

que si = 0 nos queda la ley inversa de los cuadrados. Si expresamos EH y EV en funcin de la distancia del foco a la superficie (h) nos queda:En general, si un punto est iluminado por ms de una lmpara su iluminancia total es la suma de las iluminancias recibidas:LEY DE COSENO A la componente horizontal de la iluminancia (EH) se le conoce como la ley del coseno. Es fcil ver

LUMINANCIASe define como la relacin entre la intensidad luminosa y la superficie aparente vista por el ojo en una direccin determinada.La luminancia L suele expresarse indistintamente en nit (cd/m2) o en stilb (cd/cm2).

LUMINANCIASmbolo: LUnidad: cd/m2

RENDIMIENTO LUMINOSO O EFICACIA LUMINOSASe define como la relacin que indica la cantidad de luz que emite una fuente de luz por la cantidad de energa que consume para producirla.

RENDIMIENTO LUMINOSO

Smbolo: Unidad: lm / W

Ejemplos acerca de la eficiencia en algunos lmparas

Tipo de fuentePotenciaWFlujoLuminosolmEficaciaLuminosalm/WVela de cera10Lmpara incandescente4043010,751001.30013,803005.00016,67Lmpara Fluorescente compacta740057,10960066,70Lmpara Fluorescente tubular201.03051,50402.60065,00654.10063,00Lmpara vapor de Mercurio25013.50054,0040023.00057,5070042.00060,00

D. FOTOMETRA

CURVAS DE DISTRIBUCIN LUMINOSA

En estos grficos la intensidad luminosa se representa mediante un sistema de tres coordenadas (I,C,). La primera de ellas I representa el valor numrico de la intensidad luminosa en candelas e indica la longitud del vector mientras las otras sealan la direccin. El ngulo C nos dice en qu plano vertical estamos y mide la inclinacin respecto al eje vertical de la luminaria. En este ltimo (), 0 seala la vertical hacia abajo, 90 la horizontal y 180 la vertical hacia arriba. Los valores de C utilizados en las grficas no se suelen indicar salvo para el alumbrado pblico. En este caso, los ngulos entre 0 y 180 quedan en el lado de la calzada (pista) y los comprendidos entre 180 y 360 en la acera (vereda); 90 y 270 son perpendiculares al sardinel y caen respectivamente en la calzada y en la acera.

CURVAS DE DISTRIBUCIN LUMINOSA I = Intensidad Luminosa, en candelasC = ngulo que nos seala el plano vertical en que nos encontramos = ngulo que mide la inclinacin respecto al eje vertical de la luminaria

En la curva de distribucin luminosa, los radios representan el ngulo y las circunferencias concntricas el valor de la intensidad en candelas. De todos los planos verticales posibles identificados por el ngulo C, solo se suelen representar los planos verticales correspondientes a los planos de simetra y los transversales a estos (C = 0 y C = 90) y aquel en que la lmpara tiene su mximo de intensidad. Los grficos se normalizan para una lmpara de referencia de 1000 lm. VALOR REAL DE LA INTENSIDAD LUMINOSA

DIAGRAMAS ISOCANDELA

A pesar de que las curvas de distribucin luminosa son herramientas muy tiles y prcticas, presentan el gran inconveniente de que slo nos dan informacin de lo que ocurre en unos pocos planos meridionales (para algunos valores de C) y no sabemos a ciencia cierta qu pasa en el resto. Para evitar estos inconvenientes y conjugar una representacin plana con informacin sobre la intensidad en cualquier direccin se definen las curvas isocandela.En los diagramas isocandelas se representan en un plano, mediante curvas de nivel, los puntos de igual valor de la intensidad luminosa. Cada punto indica una direccin del espacio definida por dos coordenadas angulares. Segn cmo se escojan estos ngulos, distinguiremos dos casos:Proyectores para alumbrado por proyeccinLuminarias para alumbrado pblico. Proyeccin azimutal de Lambert

En los proyectores se utiliza un sistema de coordenadas rectangulares con ngulos en lugar de las tpicas x e y. Para situar una direccin se utiliza un sistema de meridianos y paralelos similar al que se usa con la Tierra. El paralelo 0 se hace coincidir con el plano horizontal que contiene la direccin del haz de luz y el meridiano 0 con el plano perpendicular a este. Cualquier direccin, queda pues, definida por sus dos coordenadas angulares. Conocidas estas, se sitan los puntos sobre el grfico y se unen aquellos con igual valor de intensidad luminosa formando las lneas isocandelas.

En las luminarias para alumbrado pblico, para definir una direccin, se utilizan los ngulos C y usados en los diagramas polares. Se supone la luminaria situada dentro de una esfera y sobre ella se dibujan las lneas isocandelas. Los puntos de las curvas se obtienen por interseccin de los vectores de intensidad luminosa con la superficie de esta. Para la representacin plana de la superficie se recurre a la proyeccin azimutal de Lambert.En estos grficos, los meridianos representan el ngulo C, los paralelos y las intensidades, lneas rojas, se reflejan en tanto por ciento de la intensidad mxima. Como en este tipo de proyecciones las superficies son proporcionales a las originales, el flujo luminoso se calcula como el producto del rea en el diagrama (en estereorradianes) por la intensidad luminosa en este rea.

CURVAS ISOLUXLas curvas vistas en los apartados anteriores (diagramas polares e isocandelas) se obtienen a partir de caractersticas de la fuente luminosa, flujo o intensidad luminosa, y dan informacin sobre la forma y magnitud de la emisin luminosa de esta. Por contra, las curvas isolux hacen referencia a las iluminancias, flujo luminoso recibido por una superficie, datos que se obtienen experimentalmente o por clculo a partir de la matriz de intensidades usando la frmula:Estos grficos son muy tiles porque dan informacin sobre la cantidad de luz recibida en cada punto de la superficie de trabajo. Lo ms habitual es expresar las curvas isolux en valores absolutos definidas para una lmpara de 1000 lm y una altura de montaje de 1 m.

En el grafico sobre las curvas Isolux distinguiremos dos zonas, una que corresponde a la emisin anterior de la luminaria, es decir, del lado de la calzada, y otra, correspondiente al lado posterior de la luminaria o lado de la acera. Estas dos zonas quedan delimitadas por el plano perpendicular al suelo y paralelo a la calzada, que pasa por el centro de la luminaria.Los valores reales se obtienen a partir de las curvas usando la expresin:

Puesto que, segn hemos dicho, las curvas Isolux vienen siempre referidas a 1 metro y a 1.000 lux, esto nos obliga tambin a buscar un factor de correccin que adapte los valores de las curvas a otra distancia y a otro flujo luminoso. La adaptacin a otra distancia H se deduce fcilmente si tenemos presente quePara otro flujo, teniendo en cuenta que para una misma superficie,Finalmente, el valor del nivel de iluminacin adaptado a las nuevas condiciones, resultar ser:

E. LMPARAS

E.1 LMPARAS INCANDESCENTES

Principio de Funcionamiento. Pasa una corriente elctrica por un filamento hasta que este alcanza una temperatura tan alta que emite radiaciones visibles por el ojo humano.

La incandescenciaTodos los cuerpos calientes emiten energa en forma de radiacin electromagntica. Mientras ms alta sea su temperatura mayor ser la energa emitida y la porcin del espectro electromagntico ocupado por las radiaciones emitidas. Si el cuerpo pasa la temperatura de incandescencia una buena parte de estas radiaciones caern en la zona visible del espectro y obtendremos luz.

La incandescencia se puede obtener de dos maneras: La primera es por combustin de alguna sustancia, La segunda es pasando una corriente elctrica a travs de un hilo conductor muy delgado En general los rendimientos de este tipo de lmparas son bajos debido a que la mayor parte de la energa consumida se convierte en calor.

La produccin de luz mediante la incandescencia tiene una ventaja adicional, y es que la luz emitida contiene todas las longitudes de onda que forman la luz visible o dicho de otra manera, su espectro de emisiones es continuo.

CARACTERSTICAS DE UNA LMPARA INCANDESCENTEEntre los parmetros que sirven para definir una lmpara tenemos las caractersticas fotomtricas. Adems de estas, existen otros que nos informan sobre la calidad de la reproduccin de los colores y los parmetros de duracin de las lmparas.

Caractersticas cromticasLos colores que vemos con nuestros ojos dependen en gran medida de las caractersticas cromticas de las fuentes de luz. A la hora de describir las cualidades cromticas de las fuentes de luz hemos de considerar dos aspectos: 1 El color que presenta la fuente; 2 Cmo son reproducidos los colores de los objetos iluminados por sta. Para evaluarlos se utilizan dos parmetros: la temperatura de color y el rendimiento de color que se mide con el IRC.

La temperatura de color hace referencia al color de la fuente luminosa. Su valor coincide con la temperatura a la que un cuerpo negro tiene una apariencia de color similar a la de la fuente considerada. Esto se debe a que sus espectros electromagnticos respectivos tienen una distribucin espectral similar. Conviene aclarar que los conceptos temperatura de color y temperatura de filamento son diferentes y no tienen porque coincidir sus valores.

El rendimiento en color, hace referencia a cmo se ven los colores de los objetos iluminados.

Fuente de luz blanca.Fuente de luz monocromtica.

Caractersticas de duracinLa duracin de una lmpara viene determinada bsicamente por la temperatura de trabajo del filamento. Para determinar la vida de una lmpara disponemos de diferentes parmetros segn las condiciones de uso definidas.La vida individual tiempo transcurrido en horas hasta que una lmpara se estropeaLa vida promedio tiempo transcurrido hasta que se produce el fallo de la mitad de las lmparas de un lote representativo de una instalacin.La vida til tiempo estimado en horas tras el cual es preferible sustituir un conjunto de lmparas de una instalacin a mantenerlas. Este valor sirve para establecer los periodos de reposicin La vida media tiempo medio que resulta tras el anlisis y ensayo de un lote de lmparas trabajando en unas condiciones determinadas.

Factores externos que influyen en el funcionamiento de las lmparasLos factores externos que afectan al funcionamiento de las lmparas son: la temperatura del entorno donde est situada la lmpara y las desviaciones en la tensin nominal en los bornes

La temperatura ambiente no es un factor que influya demasiado en el funcionamiento de las lmparas incandescentes, pero s se ha de tener en cuenta para evitar deterioros en los materiales empleados en su fabricacin.

Las variaciones de la tensin se producen cuando aplicamos a la lmpara una tensin diferente de la tensin nominal para la que ha sido diseada. Cuando aumentamos la tensin aplicada se produce un incremento de la potencia consumida y del flujo emitido por la lmpara pero se reduce la duracin de la lmpara. Anlogamente, al reducir la tensin se produce el efecto contrario. Efecto de las variaciones de tensin (%) sobre las caractersticas de funcionamiento de las lmparas incandescentes

Partes de una lmparaLas lmparas incandescentes estn formadas por un hilo de wolframio que se calienta por efecto Joule alcanzando temperaturas tan elevadas que empieza a emitir luz visible. Para evitar que el filamento se queme en contacto con el aire, se rodea con una ampolla de vidrio a la que se le ha hecho el vaco o se ha rellenado con un gas. El conjunto se completa con unos elementos con funciones de soporte y conduccin de la corriente elctrica y un casquillo normalizado que sirve para conectar la lmpara a la luminaria.

Lmparas no halgenasEntre las lmparas incandescentes no halgenas podemos distinguir las que se han rellenado con un gas inerte de aquellas en que se ha hecho el vaco en su interior. La presencia del gas supone un notable incremento de la eficacia luminosa de la lmpara dificultando la evaporacin del material del filamento y permitiendo el aumento de la temperatura de trabajo del filamento. TIPOS DE LMPARAS INCANDESCENTES

CaractersticasLmparas con gasLmparas de vacoTemperatura del filamento2500 C2100 CEficacia luminosa de la lmpara10-20 lm/W7.5-11 lm/WDuracin1000 horas1000 horasPrdidas de calorConveccin y radiacinRadiacin

Lmparas halgenas de alta y baja tensin

Agregando una pequea cantidad de un compuesto gaseoso con halgenos (cloro, bromo o yodo), normalmente se usa el CH2Br2, al gas de relleno se consigue establecer un ciclo de regeneracin del halgeno que evita el ennegrecimiento. Cuando el tungsteno (W) se evapora se une al bromo formando el bromuro de wolframio (WBr2). Como las paredes de la ampolla estn muy calientes (ms de 260 C) no se deposita sobre estas y permanece en estado gaseoso. Cuando el bromuro de wolframio entra en contacto con el filamento, que est muy caliente, se descompone en W que se deposita sobre el filamento y Br que pasa al gas de relleno. Y as, el ciclo vuelve a empezar.

El funcionamiento de este tipo de lmparas requiere de temperaturas muy altas para que pueda realizarse el ciclo del halgeno. Por eso, son ms pequeas y compactas que las lmparas normales y la ampolla se fabrica con un cristal especial de cuarzo que impide manipularla con los dedos para evitar su deterioro.

Ciclo del halgeno

E.2 LMPARAS DE DESCARGA

FUNCIONAMIENTOEn el interior del tubo, se producen descargas elctricas como consecuencia de la diferencia de potencial entre los electrodos. Estas descargas provocan un flujo de electrones que atraviesa el gas. Cuando uno de ellos choca con los electrones de las capas externas de los tomos les transmite energa y pueden suceder dos cosas:

1 Que la energa transmitida en el choque sea lo suficientemente elevada para poder arrancar al electrn de su orbital. Este, puede a su vez, chocar con los electrones de otros tomos repitiendo el proceso;

FUNCIONAMIENTO2 Que el electrn no reciba suficiente energa para ser arrancado. En este caso, el electrn pasa a ocupar otro orbital de mayor energa. Este nuevo estado acostumbra a ser inestable y rpidamente se vuelve a la situacin inicial. Al hacerlo, el electrn libera la energa extra en forma de radiacin electromagntica, principalmente ultravioleta (UV) o visible. Un electrn no puede tener un estado energtico cualquiera, sino que slo puede ocupar unos pocos estados que vienen determinados por la estructura atmica del tomo. Como la longitud de onda de la radiacin emitida es proporcional a la diferencia de energa entre los estados inicial y final del electrn y los estados posibles no son infinitos, es fcil comprender que el espectro de estas lmparas sea discontinuo.

FUNCIONAMIENTO

RELACIN ENTRE LOS ESTADOS ENERGTICOS DE LOS ELECTRONES Y LAS FRANJAS VISIBLES EN EL ESPECTROLa consecuencia de esto es que la luz emitida por la lmpara no es blanca (por ejemplo en las lmparas de sodio a baja presin es amarillenta). Por lo tanto, la capacidad de reproducir los colores de estas fuentes de luz es, en general, peor que en el caso de las lmparas incandescentes que tienen un espectro continuo. Es posible, recubriendo el tubo con sustancias fluorescentes, mejorar la reproduccin de los colores y aumentar la eficacia de las lmparas convirtiendo las nocivas emisiones ultravioletas en luz visible.

ELEMENTOS AUXILIARES

Los cebadores o ignitores son dispositivos que suministran un breve pico de tensin entre los electrodos del tubo, necesario para iniciar la descarga y vencer as la resistencia inicial del gas a la corriente elctrica. Tras el encendido, continua un periodo transitorio durante el cual el gas se estabiliza y que se caracteriza por un consumo de potencia superior al nominal.

Los balastos, por contra, son dispositivos que sirven para limitar la corriente que atraviesa la lmpara y evitar as un exceso de electrones circulando por el gas que aumentara el valor de la corriente hasta producir la destruccin de la lmpara.

EFICACIAAl establecer la eficacia de este tipo de lmparas hay que diferenciar entre la eficacia de la fuente de luz y la de los elementos auxiliares necesarios para su funcionamiento que depende del fabricante. En las lmparas, las prdidas se centran en dos aspectos: las prdidas por calor y las prdidas por radiaciones no visibles (ultravioleta e infrarrojo). El porcentaje de cada tipo depender de la clase de lmpara con que trabajemos.

Tipo de lmparaEficacia sin balasto (lm/W)Fluorescentes38-91Luz de mezcla19-28Mercurio a alta presin40-63Halogenuros metlicos75-95Sodio a baja presin100-183Sodio a alta presin70-130

CARACTERSTICAS CROMTICAS

Debido a la forma discontinua del espectro de estas lmparas, la luz emitida es una mezcla de unas pocas radiaciones monocromticas; en su mayor parte en la zona ultravioleta (UV) o visible del espectro. Esto hace que la reproduccin del color no sea muy buena y su rendimiento en color tampoco.

CARACTERSTICAS CROMTICASPara solucionar este problema podemos tratar de completar el espectro con radiaciones de longitudes de onda distintas a las de la lmpara, las opciones pueden ser:1 Combinar en una misma lmpara dos fuentes de luz con espectros que se complementen (LUZ MIXTA Incandescencia y descarga)2 Podemos aumentar la presin del gas. De esta manera se consigue aumentar la anchura de las lneas del espectro de manera que formen bandas anchas y ms prximas entre s. 3 Aadir sustancias slidas al gas, que al vaporizarse emitan radiaciones monocromticas complementarias. 4 Recubrir la pared interna del tubo con una sustancias fluorescente que conviertan los rayos ultravioletas en radiaciones visibles.

CARACTERSTICAS DE DURACINHay dos aspectos bsicos que afectan a la duracin de las lmparas. El primero es la depreciacin del flujo. Este se produce por ennegrecimiento de la superficie de la superficie del tubo donde se va depositando el material emisor de electrones que recubre los electrodos. En aquellas lmparas que usan sustancias fluorescentes otro factor es la perdida gradual de la eficacia de estas sustancias.El segundo es el deterioro de los componentes de la lmpara que se debe a la degradacin de los electrodos por agotamiento del material emisor que los recubre. Otras causas son un cambio gradual de la composicin del gas de relleno y las fugas de gas en lmparas a alta presin.

Tipo de lmparaVida promedio (h)Fluorescente estndar12500Luz de mezcla9000Mercurio a alta presin25000Halogenuros metlicos11000Sodio a baja presin23000Sodio a alta presin23000

FACTORES EXTERNOS QUE INFLUYEN EN EL FUNCIONAMIENTO

Los factores externos que ms influyen en el funcionamiento de la lmpara son la temperatura ambiente y el nmero de encendidos.Dependiendo de sus caractersticas de construccin se vern ms o menos afectadas en diferente medida. Las lmparas a alta presin, por ejemplo, son sensibles a las bajas temperaturas en que tienen problemas de arranque. Por contra, la temperatura de trabajo estar limitada por las caractersticas trmicas de los componentes .

La influencia del nmero de encendidos es muy importante para establecer la duracin de una lmpara de descarga ya que el deterioro de la sustancia emisora de los electrodos depende en gran medida de este factor.

CLASES DE LAMPARAS DE DESCARGA

Las lmparas de descarga se pueden clasificar segn el gas utilizado (vapor de mercurio o sodio) o la presin a la que este se encuentre (alta o baja presin).

Lmparas de vapor de mercurio: Baja presin: Lmparas fluorescentes. Alta presin: Lmparas de vapor de mercurio a alta presin. Lmparas de luz de mezcla. Lmparas con halogenuros metlicos. Lmparas de vapor de sodio: Lmparas de vapor de sodio a baja presin.Lmparas de vapor de sodio a alta presin.

E.2.1 LMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO

LMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO A BAJA PRESIN

LMPARAS FLUORESCENTES

LMPARAS FLUORESCENTES

Las lmparas fluorescentes son lmparas de vapor de mercurio a baja presin (0.8 Pa). En estas condiciones, en el espectro de emisin del mercurio predominan las radiaciones ultravioletas en la banda de 253.7 nm. Para que estas radiaciones sean tiles, se recubren las paredes interiores del tubo con polvos fluorescentes que convierten los rayos ultravioletas en radiaciones visibles.

En la actualidad se usan dos tipos de polvos; los que producen un espectro continuo y los trifsforos que emiten un espectro de tres bandas con los colores primarios. De la combinacin estos tres colores se obtiene una luz blanca que ofrece un buen rendimiento de color sin penalizar la eficiencia como ocurre en el caso del espectro continuo.

LMPARAS FLUORESCENTESLas lmparas fluorescentes se caracterizan por carecer de ampolla exterior. Estn formadas por un tubo de dimetro normalizado, normalmente cilndrico, cerrado en cada extremo con un casquillo de dos contactos donde se alojan los electrodos. El tubo de descarga est relleno con vapor de mercurio a baja presin y una pequea cantidad de un gas inerte que sirve para facilitar el encendido y controlar la descarga de electrones.

LMPARAS FLUORESCENTESLa eficacia de estas lmparas depende de muchos factores: potencia de la lmpara, tipo y presin del gas de relleno, propiedades de la sustancia fluorescente que recubre el tubo, temperatura ambiente... Esta ltima es muy importante porque determina la presin del gas y en ltimo trmino el flujo de la lmpara. La eficacia oscila entre los 38 y 91 lm/W dependiendo de las caractersticas de cada lmpara.

Las lmparas fluorescentes necesitan para su funcionamiento la presencia de elementos auxiliares. Para limitar la corriente que atraviesa el tubo de descarga utilizan el balasto y para el encendido existen varias posibilidades que se pueden resumir en arranque con cebador o sin l. En el primer caso, el cebador se utiliza para calentar los electrodos antes de someterlos a la tensin de arranque. En el segundo caso tenemos las lmparas de arranque rpido en las que se calientan continuamente los electrodos y las de arranque instantneo en que la ignicin se consigue aplicando una tensin elevada.LMPARAS FLUORESCENTES

LMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO A ALTA PRESIN

LMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO A ALTA PRESINPara encenderlas se recurre a un electrodo auxiliar prximo a uno de los electrodos principales que ioniza el gas inerte contenido en el tubo y facilita el inicio de la descarga entre los electrodos principales. A continuacin se inicia un periodo transitorio de unos cuatro minutos, caracterizado porque la luz pasa de un tono violeta a blanco azulado, en el que se produce la vaporizacin del mercurio y un incremento progresivo de la presin del vapor y el flujo luminoso hasta alcanzar los valores normales. Si en estos momentos se apagara la lmpara no sera posible su reencendido hasta que se enfriara, puesto que la alta presin del mercurio hara necesaria una tensin de ruptura muy alta.

LMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO A ALTA PRESIN

A medida que aumentamos la presin del vapor de mercurio en el interior del tubo de descarga, la radiacin ultravioleta pierde importancia respecto a las emisiones en la zona visible.En estas condiciones la luz emitida, de color azul verdoso, no contiene radiaciones rojas. Para resolver este problema se acostumbra a aadir sustancias fluorescentes que emitan en esta zona del espectro. De esta manera se mejoran las caractersticas cromticas de la lmpara. La temperatura de color se mueve entre 3500 y 4500 K con ndices de rendimiento en color de 40 a 45 normalmente.

LMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO A ALTA PRESIN

La vida til, teniendo en cuenta la depreciacin se establece en unas 8000 horas. La eficacia oscila entre 40 y 60 lm/W y aumenta con la potencia, aunque para una misma potencia es posible incrementar la eficacia aadiendo un recubrimiento de polvos fosforescentes que conviertan la luz ultravioleta en visible.

LMPARAS DE LUZ MIXTALMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO A ALTA PRESIN

LMPARAS DE LUZ DE MEZCLA

Las lmparas de luz de mezcla son una combinacin de una lmpara de mercurio a alta presin con una lmpara incandescente y, habitualmente, un recubrimiento fosforescente. El resultado de esta mezcla es la superposicin, al espectro del mercurio, del espectro continuo caracterstico de la lmpara incandescente y las radiaciones rojas provenientes de la fosforescencia.

LMPARAS DE LUZ DE MEZCLASu eficacia se sita entre 20 y 60 lm/W. Estas lmparas ofrecen una buena reproduccin del color con un rendimiento en color de 60 y una temperatura de color de 3600 K.La duracin viene limitada por el tiempo de vida del filamento que es la principal causa de fallo. Respecto a la depreciacin del flujo hay que considerar dos causas. Por un lado tenemos el ennegrecimiento de la ampolla por culpa del wolframio evaporado y por otro la prdida de eficacia de los polvos fosforescentes. En general, la vida media se sita en torno a las 6000 horas.Una particularidad de estas lmparas es que no necesitan balasto ya que el propio filamento acta como estabilizador de la corriente. Esto las hace adecuadas para sustituir las lmparas incandescentes sin necesidad de modificar las instalaciones.

LMPARAS CON HALOGENUROS METLICOSLMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO A ALTA PRESIN

LMPARAS CON HALOGENUROS METLICOS

Si aadimos en el tubo de descarga yoduros metlicos (sodio, talio, indio...) se consigue mejorar considerablemente la capacidad de reproducir el color de la lmpara de vapor de mercurio. Cada una de estas sustancias aporta nuevas lneas al espectro (por ejemplo amarillo el sodio, verde el talio y rojo y azul el indio).

LMPARAS CON HALOGENUROS METLICOSLos resultados de estas aportaciones son una temperatura de color de 3000 a 6000 K dependiendo de los yoduros aadidos y un rendimiento del color de entre 65 y 85. La eficiencia de estas lmparas ronda entre los 60 y 96 lm/W y su vida media es de unas 10000 horas. Tienen un periodo de encendido de unos diez minutos, que es el tiempo necesario hasta que se estabiliza la descarga. Para su funcionamiento es necesario un dispositivo especial de encendido, puesto que las tensiones de arranque son muy elevadas (1500-5000 V).Las excelentes prestaciones cromticas la hacen adecuada entre otras para la iluminacin de instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, proyectores, etc.

E.2.1 LMPARAS DE VAPOR DE SODIO

LMPARAS DE VAPOR DE SODIO A BAJA PRESIN

En estas lmparas el tubo de descarga tiene forma de U para disminuir las prdidas por calor y reducir el tamao de la lmpara. Est elaborado de materiales muy resistentes pues el sodio es muy corrosivo y se le practican unas pequeas hendiduras para facilitar la concentracin del sodio y que se vaporice a la temperatura menor posible. El tubo est encerrado en una ampolla en la que se ha practicado el vaco con objeto de aumentar el aislamiento trmico. De esta manera se ayuda a mantener la elevada temperatura de funcionamiento necesaria en la pared del tubo (270 C).El tiempo de arranque de una lmpara de este tipo es de unos diez minutos. LMPARAS DE VAPOR DE SODIO A BAJA PRESIN

LMPARAS DE VAPOR DE SODIO A BAJA PRESIN

La descarga elctrica en un tubo con vapor de sodio a baja presin produce una radiacin monocromtica caracterstica formada por dos rayas en el espectro (589 nm y 589.6 nm) muy prximas entre s.La radiacin emitida, de color amarillo, est muy prxima al mximo de sensibilidad del ojo humano (555 nm). Por ello, la eficacia de estas lmparas es muy elevada (entre 160 y 180 lm/W). Otras ventajas que ofrece es que permite una gran comodidad y agudeza visual, adems de una buena percepcin de contrastes. Por contra, su monocromatismo hace que la reproduccin de colores y el rendimiento en color sean muy malos haciendo imposible distinguir los colores de los objetos.

La vida media de estas lmparas es muy elevada, de unas 15000 horas y la depreciacin de flujo luminoso que sufren a lo largo de su vida es muy baja por lo que su vida til es de entre 6000 y 8000 horas. Esto junto a su alta eficiencia y las ventajas visuales que ofrece la hacen muy adecuada para usos de alumbrado pblico.

En cuanto al final de su vida til, este se produce por agotamiento de la sustancia emisora de electrones como ocurre en otras lmparas de descarga. Aunque tambin se puede producir por deterioro del tubo de descarga o de la ampolla exterior.

LMPARAS DE VAPOR DE SODIO A BAJA PRESIN

LMPARAS DE VAPOR DE SODIO A ALTA PRESIN

LMPARAS DE VAPOR DE SODIO A ALTA PRESIN Las condiciones de funcionamiento son muy exigentes debido a las altas temperaturas (1000 C), la presin y las agresiones qumicas producidas por el sodio que debe soportar el tubo de descarga.

En su interior hay una mezcla de sodio, vapor de mercurio que acta como amortiguador de la descarga y xenn que sirve para facilitar el arranque y reducir las prdidas trmicas.

El tubo est rodeado por una ampolla en la que se ha hecho el vaco. La tensin de encendido de estas lmparas es muy elevada y su tiempo de arranque es muy breve.

LMPARAS DE VAPOR DE SODIO A ALTA PRESIN

Las lmparas de vapor de sodio a alta presin tienen una distribucin espectral que abarca casi todo el espectro visible proporcionando una luz blanca dorada mucho ms agradable que la proporcionada por las lmparas de baja presin.

La consecuencia de esto es que tienen un rendimiento en color (Tcolor= 2100 K) y capacidad para reproducir los colores mucho mejores que la de las lmparas a baja presin (IRC = 25, aunque hay modelos de 65 y 80 ). No obstante, esto se consigue a base de sacrificar eficacia; aunque su valor que ronda los 130 lm/W sigue siendo un valor alto comparado con los de otros tipos de lmparas.

LMPARAS DE VAPOR DE SODIO A ALTA PRESIN La vida media de este tipo de lmparas ronda las 20000 horas y su vida til entre 8000 y 12000 horas. Entre las causas que limitan la duracin de la lmpara, adems de mencionar la depreciacin del flujo tenemos que hablar del fallo por fugas en el tubo de descarga y del incremento progresivo de la tensin de encendido necesaria hasta niveles que impiden su correcto funcionamiento.Este tipo de lmparas tienen muchos usos posibles tanto en iluminacin de interiores como de exteriores. Algunos ejemplos son en iluminacin de naves industriales, alumbrado pblico o iluminacin decorativa.

F. LUMINARIAS

LUMINARIASLa luminaria es una unidad mecnica, elctrica y ptica que incluye una o varias lmparas, sistemas pticos, un cuerpo y equipo que puede o no estar incorporado dentro de la lmpara.Una luminaria debe tener las siguientes propiedades:Distribuir el flujo luminoso emitido por la lmpara.Controlar el flujo luminoso a fin de evitar molestia visualCualidades elctricas y mecnicas

SISTEMAS DE ALUMBRADO

DirectaSemi-directaGeneral difusaDirecta-indirectaSemi-directaIndirecta

MTODOS DE ALUMBRADOLos mtodos de alumbrado nos indican cmo se reparte la luz en las zonas iluminadas. Segn el grado de uniformidad deseado, distinguiremos tres casos: alumbrado general, alumbrado general localizado y alumbrado localizado.

Alumbrado generalAlumbrado localizadoAlumbrado general localizado

mbito de usoTipos de lmparas ms utilizadosDomsticoIncandescente Fluorescente Halgenas de baja potencia Fluorescentes compactas OficinasAlumbrado general: fluorescentes Alumbrado localizado: incandescentes y halgenas de baja tensin Comercial (Depende de las dimensiones y caractersticas del comercio) Incandescentes Halgenas Fluorescentes Grandes superficies con techos altos: mercurio a alta presin y halogenuros metlicos IndustrialTodos los tipos Luminarias situadas a baja altura ( < 6 m): fluorescentes Luminarias situadas a gran altura ( > 6 m): lmparas de descarga a alta presin montadas en proyectores Alumbrado localizado: incandescentes DeportivoLuminarias situadas a baja altura: fluorescentes Luminarias situadas a gran altura: lmparas de vapor de mercurio a alta presin, halogenuros metlicos y vapor de sodio a alta presin

G. ILUMINACIN

G.1 ILUMINACIN DE INTERIORES

A.-MTODO DE LOS LMENES

La finalidad de este mtodo es calcular el valor medio en servicio de la iluminancia en un local iluminado con alumbrado general. Es muy prctico y fcil de usar, y por ello se utiliza mucho en la iluminacin de interiores cuando la precisin necesaria no es muy alta como ocurre en la mayora de los casos.

Informacin requerida para el proceso:

Dimensiones del local y la altura del plano de trabajo, normalmente de 0,85 mDeterminar el nivel de iluminancia media (Em). Escoger el tipo de lmpara ms adecuada de acuerdo con el tipo de actividad a realizar. Escoger el sistema de alumbrado y las luminarias correspondientes. Determinar la altura de suspensin de las luminarias segn el sistema de iluminacin escogido.Calcular el ndice del local (k)Determinar los coeficientes de reflexin (techo, paredes, suelo).Determinar el factor de utilizacinDeterminar el factor de mantenimiento

Altura de suspensin de las luminariasLocales de altura normal (oficinas, viviendas, aulas...)Lo ms altas posiblesLocales con iluminacin directa, semidirecta y difusaOPTIMOS

MINIMOSLocales con iluminacin indirecta

Sistema de iluminacinndice del local(k)Iluminacin directa, semidirecta, directa-indirecta y general difusaIluminacin indirecta y semiindirecta

ColorFACTOR DE REFLEXINTechoBlanco o muy claro0.7claro0.5medio0.3Paredesclaro0.5medio0.3oscuro0.1Sueloclaro0.3oscuro0.1

Clculo del flujo luminoso total necesario. Clculo del nmero de luminarias.

AmbienteFactor de mantenimiento (fm)Limpio0.8Sucio0.6

Para utilizar el mtodo necesitamos conocer previamente las caractersticas fotomtricas de las lmparas y luminarias empleadas, la disposicin de las mismas sobre la planta del local y la altura de estas sobre el plano de trabajo. Una vez conocidos todos estos elementos podemos empezar a calcular las iluminancias. Mientras ms puntos calculemos ms informacin tendremos sobre la distribucin de la luz. Esto es particularmente importante si trazamos los diagramas isolux de la instalacin.Como ya hemos mencionado, la iluminancia horizontal en un punto se calcula :E = Edirecta + EindirectaB. METODO PUNTO POR PUNTO

G.2 ILUMINACIN DE EXTERIORES

MTODO DE LOS LMENES O DEL FACTOR DE UTILIZACIN

La finalidad de este mtodo es calcular la distancia de separacin adecuada entre las luminarias que garantice un nivel de iluminancia medio determinado. Mediante un proceso iterativo, sencillo y prctico, se consiguen unos valores que aunque no son muy precisos, s sirven de referencia para empezar a aplicar otros mtodos.

Datos de entradaEscoger el tipo de lmpara y la altura de montaje. Elegir la disposicin de luminarias ms adecuada segn la relacin entre la anchura de la calzada y la altura de las luminariasDeterminar el nivel de iluminancia media (Em). Este valor depende de las caractersticas y clase de pavimento , clase de va, intensidad del trfico, etc.Determinar el factor de mantenimiento (fm) dependiendo de las caractersticas de la zona (contaminacin, trfico, mantenimiento...). Normalmente esto es difcil de evaluar y se recomienda tomar un valor no superior a 0.8 (habitualmente 0.7). Calcular el factor de utilizacin, es una medida del rendimiento del conjunto lmpara-luminaria y se define como el cociente entre el flujo til, el que llega a la calzada, y el emitido por la lmpara.

Curvas del factor de utilizacinDe los grficos se puede observar que hay dos valores posibles, uno para el lado acera y otro para el lado calzada, que se obtienen de las curvas.

Por tanto, para obtener el factor de utilizacin total de la seccin transversal de la calle habr que sumar los coeficientes del lado acera y del lado calzada, aunque en otros casos la cosa puede ser diferente.

A = A1+ A2 = 1 + 2

Clculo de la separacin entre luminariasUna vez fijados los datos de entrada, podemos proceder al clculo de la separacin (d) entre las luminarias utilizando la expresin de la iluminancia media.