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LUMINOTECNIA

 

                   Iluminación eléctrica.

        Uno de los usos fundamentales de la energía eléctrica es la iluminación. Para transformar la energía eléctrica en energía lumínica se emplean las llamadas lámparas. Se pueden encontrar de diferentes tipos y diseñadas para multitud de aplicaciones. Los factores a tener en cuenta a la hora de decidirse por el tipo de lámpara más adecuada son:

• Rendimiento: Relación entre al cantidad de luz emitida y el consumo eléctrico.
• Duración: Horas de funcionamiento antes de agotarse.
• Tipo de luz: No se requiere la misma calidad y cantidad de luz en un aula de estudio que para iluminar una calle.
• Precio: Entre los múltiples modelos y tipos que pueden cubrir nuestras necesidades de iluminación y estética, escogeremos, como es lógico, aquella que resulte más económica.

        Los tipos de lámparas más frecuentes son:

        1.-Lámparas Incandescentes:

        Se usan principalmente para alumbrado interior (casas, oficinas, negocios) debido a su bajo costo, la facilidad de su instalación y a que funcionan en cualquier posición. No obstante su rendimiento es bajo debido a que una gran parte de la energida consumida se transforma en calor.

        Su funcionamiento se basa en el hecho de que un conductor atravesado por una corriente eléctrica se calienta hasta alcanzar altas temperaturas, emitiendo radiaciones luminosas. Cuanto mayor es la temperatura mayor es la emisión, por lo que el material se lleva hasta una temperatura cercana a la de fusión.

        La más común es la lámpara de filamento, compuesta por tres partes: el bulbo, la base y el filamento. El filamento, que es de hilos de tungsteno arrollados, permitiendo alcanzar los 2100°C. Está colocado dentro de una ampolla en la que se ha hecho el vacío (en la ampolla de este tipo de lámparas no hay aire, ni ningún otro tipo de gas). Este tipo de lámparas se especifican por la potencia eléctrica que consumen (potencia nominal) y la cantidad de luz que producen, teniendo una vida útil de alrededor de 1000 horas.

 

        2.-Lámparas Fluorescentes:

        Se componen de un tubo de vidrio que contiene una pequeña cantidad de mercurio y de gas argón. Al circular la corriente eléctrica por dos electrodos situados a ambos lados del tubo, se produce una descarga eléctrica entre ellos, que al pasar a través del vapor de mercurio produce radiación ultravioleta. Esta radiación excita una sustancia fluorescente con la que se recubre la parte interior del tubo, transformado la radiación ultravioleta en radiación visible, que en función de la sustancia fluorescente utilizada puede tener distintos tonos y colores.

        Tienen un mayor rendimiento que las lámparas incandescentes, pero son más caras y requieren un equipo complementario. Este equipo complementario se encarga de limitar la corriente y desencadenar el proceso de generarión del arco eléctrico entre los dos electrodos que da lugar a la radiación visible. Para limitar la corriente se debe colocar en serie un dispositivo que limite la corriente máxima que lo atraviesa. Para ello, se usa una impedancia inductiva (bobina) denominada balasto o reactancia. Esta bobina produce un desfase negativo de la corriente, por lo que se suele colocar un condensador en paralelo con la línea para mejorar el factor de potencia del conjunto.

 

Reactancia electromagnética para fluorescencia

        Además, y debido a que en un primer momento los electrodos están fríos, se recurre a un dispositivo para iniciar la descarga denominado arrancador o cebador. Consiste en una cápsula dentro de la cual hay dos electrodos y que permite, junto con el balasto, generar la alta tensión necesaria para el encendido de la lámpara.

 

Cebador Philips S-10 para tubos fluorescentes 220 Voltios y de entre 4 y 65 Watios.

        La vida útil de estas lámparas es del orden de las 7500 horas, dependiendo fundamentalmente del número de veces que se enciende y apaga. A mayor numero de ciclos de arranque, menor vida útil. Por lo tanto, no debe utilizarse para servicios intermitentes.

        El diseño de una instalación de iluminación con lámparas fluorescentes requiere de conocer ciertas características de los distintos tipos disponibles, como el denominado "efecto estroboscopio". El mismo consiste en un parpadeo que hace molesta la observación de piezas móviles iluminadas con luz fluorescente y es debido a la sinuosidad de la corriente alterna. En las lámparas incandescentes este efecto no se nota debido a la inercia térmica de los filamentos pero en la fluorescentes no existe esa inercia. Para objetos fijos el ojo humano no alcanza a percibir el parpadeo, pero si iluminan un objeto en movimiento se produce una descomposición de la visión aparente. En el extremo, si la velocidad del objeto estuviera sincronizada con la variación lumínica el objeto parecería detenido. Para corregirlo se utiliza la conexión "TWO-LAMP", que consiste en colocar dos lámparas juntas con reactancias de distinto valor para desfasar la corriente. Si la red fuese trifásica se conectan 3 lámparas una a cada fase de la red.

        Los fabricantes de tubos fluorescentes suelen contar con distintas alternativas de tonos de luz de acuerdo a la zona que se debe iluminar. Los tonos más utilizados por los fabricantes son:

• Blanco Frío (cool white): Para iluminar zonas de trabajos manuales.
• Blanco de flujo: Usos similares al anterior, pero al contener más rojo se enfatizan los tonos de la piel y se favorece la apariencia de las personas. También se utilizan para mejorar la presentación de vegetales verdes, carnes, etc.
• Blanco cálido: Para ambientes con iluminación general más agradable.
• Blanco: Para aplicaciones generales de iluminación en oficinas, escuelas, almacenes y casas donde la atmósfera de trabajo no es crítica. Enfatizan los colores amarillos, verdes y naranjas; sin embargo son usadas muy raramente.
• Luz día: Para iluminar actividades que requieran gran precisión en el manejo de los colores.

        El tipo de blanco a utilizar depende de los efectos deseados. Las versiones "de lujo" emplean una segunda capa de fósforo, lo que permite colores más naturales, pero a costa de una menor eficiencia. También existen lámparas fluorescentes de colores especiales (verdes, rojos, etc) que se emplean para espectáculos, avisos, etc.

Ejercicio:

Iluminación  de un local con tubos fluorescentes que será utilizado para reuniones, utilizando el método del flujo, y en el que se nos pide el cálculo de números de aparatos que llevará y su distribución.

Datos que tenemos:

Longitud del local .............................................................................. 14 m

Anchura del local ............................................................................... 11 m

Superficie .........................................................................................  154 m2

Altura ................................................................................................ H1 = 6 m

Iluminación media de servicio ............................................................. Em = 350 lux

Factor de conservación  ..................................................................... Kc = 0,90

Escala del plano del local .................................................................... E  1:50

Altura de la luminaria sobre el suelo ..................................................... H2 = 5 m

 

Considerando que a la altura de 6m el número de luminarias sería considerable, por estética tanto en la superficie del techo como en el número de luminarias me permito bajar esa altura un metro con un falso techo de planchas de escayolas lisa.

 

Coeficiente de utilización  K,  y  Curva  ISO  K.

25 mm      ───────  1 m

1000 mm   ───────  ´

Donde ´ = 1000 mm / 25 mm = 40 mm

40 mm / 5 m = 8 mm / m

11 m ´ 8 mm / m = 88 mm;   14 m ´ 8 mm / m = 112 mm.

P, Q, R, S   al ser las curvas simétricas son iguales.

88 mm Y,  112 mm X,  Curva  ISO  K  = 11,2%

Kt = 11,2 + 11,2 + 11,2 + 11,2 = 44,8%

 

Como este coeficiente es considerado con todas las luminarias agrupadas en el centro de  M, para su correcta distribución tanto en puntos como en concentración de luminarias, dentro del porcentaje de reducción del coeficiente le aplicaremos el más desfavorable, o sea el 20%.

20%  de  44,8 = 8,9.

44,8 - 8,9 » 36%

Kt = 0,36