Redactado por: Ing. Wilmer Colina | 28/03/2017
Redactado por: Ing. Wilmer Colina | 28/03/2017
De acuerdo con la definición
de la CIE (Comisión Internacional de
Iluminación), las luminarias son aparatos que distribuyen, filtran o
transforman la luz emitida por una o varias lámparas y que contienen todos los
accesorios necesarios para fijarlas protegerlas y conectarlas al circuito de
alimentación.
Existen numerosas
aplicaciones para las luminarias, por lo que muchas veces se clasifican según
su uso en: residenciales, comerciales, industriales, decorativas, exteriores y
de alumbrado público, para cada uno de estos usos existen exigencias de
aplicabilidad que podemos catalogar en tres: uso interior, uso exterior y
sumergibles, sin embargo, existen además otras exigencias de acuerdo a la
seguridad respecto del medio ambiente que las rodea.
Es así que la seguridad una
luminaria depende de aspectos eléctricos,
mecánicos y térmicos, tanto en funcionamiento normal como de falla.
Clasificación de las
luminarias según normas de seguridad y protección
1.
Clasificación
de una luminaria por el grado de protección contra contactos eléctricos (EN-60598-1:2004)
2.
Índice
de Protección de una luminaria contra entrada de cuerpos sólidos, polvos y
humedad (IEC-60529)
Este estándar ha sido
desarrollado para calificar de una manera alfa-numérica a equipamientos eléctricos,
en función del nivel de protección que el cerramiento proporciona contra la
entrada de materiales extraños. Mediante la asignación de diferentes códigos
numéricos, el grado de protección del equipamiento puede ser identificado de
manera rápida y con facilidad.
El Índice de Protección (IP) está
representado por dos dígitos en donde el primero denota el grado de penetración
contra el contacto accidental, polvo u otros elementos externos, en una escala
del 0 al 6. El segundo dígito indica el grado de penetración a agua en una
escala del 0 al 8.
3.
Índice
de Protección de una luminaria contra choques mecánicos (IEC-62262).
Esta es una clasificación numérica internacional para los
grados de protección proporcionados por las envolventes de materiales eléctricos
contra los impactos mecánicos externos.
4.
Protección
de una luminaria contra la inflamación (EN-60598-1:2004).
Existen
luminarias que deben ser instaladas sobre superficies inflamables o
combustibles con total seguridad. Según esta norma las luminarias no deben
superar los 90°C en su superficie de fijación, en funcionamiento normal y 115°
C en caso de funcionamiento defectuoso, a una temperatura ambiente no mayor a
25°C.
Redactado por: Ing. Wilmer Colina | 13/03/2017
En el Tema 1, abordamos la definición de flujo luminoso y en el Tema 2, sobre la eficiencia o eficacia luminosa de una fuente de luz, en este tema abordaremos los criterios que debemos tener en cuenta al momento de seleccionar una luminaria.
Primero
definamos lo que es una luminaria. Las luminarias son aparatos que sirven de soporte a
las lámparas (bombillas) para su conexión a la red eléctrica. Se componen
básicamente de un cuerpo, las bases (sócates) y un conjunto óptico.
Existen
numerosos tipos, tecnologías y fabricantes de luminarias, por lo que elegir la
luminaria más adecuada, puede resultar en ocasiones engorroso, ya que debemos
llegar a un gran compromiso entre los aspectos técnicos y económicos.
El Acuerdo
de París, acuerdo dentro del marco de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el
Cambio Climático, estableció una serie de convenios de
obligatorio cumplimiento por parte de los países firmantes, tendientes a
mitigar el calentamiento global en un contexto de desarrollo sostenible.
Debido a que los sistemas de
iluminación, representan entre 25 y 30% del consumo mundial de energía, no es
de extrañar que se realicen importantes esfuerzos por mejorar esas cifras, por
eso podemos resumir, que los aspectos más importantes que debemos tener al momento
de seleccionar una luminaria, sean:
·
Eficiencia Energética
·
Reducción de riesgos ambientales
·
Mejora de las prestaciones
Eficiencia Energética
El rendimiento de una luminaria viene definido como la relación entre el
flujo luminoso emitido por la luminaria y el flujo luminoso total emitido por
las lámparas
El
rendimiento está directamente relacionado con la tecnología aplicada.
La tecnología
aplicada en los sistemas LED, permite dirigir el flujo luminoso directamente
hacia el plano de trabajo, por lo que evita las pérdidas que generalmente en
una luminaria convencional. Las luminarias de tubos fluorescentes presentan una
eficiencia entre 30 y 75% contra un 95% de rendimiento de una luminaria LED.
Debido a su
tamaño compacto, las luminarias LED permiten no sólo orientar el flujo luminoso
directamente hacia el plano de trabajo, sino que también han permitido la mejora del flujo
luminoso mediante la aplicación de la “amplificación óptica” y el Efecto Purkinje,
comentado el Tema 1.
Reducción de riegos ambientales
Las
tecnologías con la que aún se fabrican la mayoría de las fuentes de luz
convencionales, presentan grandes impactos desde el punto de vista ambiental.
Las
luminarias que utilizan lámparas de luz mixta, fluorescentes y halogenuros
metálicos, presentan un alto contenido de mercurio, el cual es necesario para
generar el gas por donde se sucede el paso de los electrones. Además del
mercurio, este tipo de lámparas genera una gran cantidad de rayos X y rayos
ultravioletas, que se convierten en luz visible mediante las capas fosforadas
aplicadas al vidrio que las contiene. Lo que ha convertido su disposición final
en un grave problema ambiental.
Por otra
parte las luminarias que utilizan lámparas fluorescentes y lámparas de alta
intensidad de descarga (HID), como metal halide y vapor de sodio, utilizan
sistemas de arranque mediante balastos, que tienden a aumentar el consumo
eléctrico.
Otro aspecto
no menos importante es que las luminarias convencionales son más voluminosas
que las que aplican tecnología LED, por lo que su fabricación conlleva un mayor
uso de recursos, que va precisamente en contra de los señalamientos del Acuerdo de Paris ya mencionado.
Mejora de las prestaciones
Por su carácter
compacto, los sistemas LED presentan la más alta versatilidad desarrollada
hasta la fecha, pudiendo adaptarse a cualquier circunstancia, desde cintas LED
para sustituir las luces de neón hasta potentes reflectores para aplicaciones
industriales y deportivas.
Entre las
mejoras de prestaciones respecto a los sistemas convencionales podemos destacar los siguientes:
- · Mayor rendimiento del flujo luminoso
- · Menor consumo eléctrico
- · Tamaño compacto
- · No usa elementos contaminantes como el mercurio
- · No genera rayos X, ni ultravioletas
- · Mayor durabilidad
- · Más económico que la mayoría de los sistemas convencionales.
El último
aspecto pudiera ser el más determinante, porque los sistemas LED representan la
mejor relación de precio-valor de todas las tecnologías existentes en el
mercado. Aunque a primera vista el valor inicial de los sistemas LED, parezcan
más onerosos que los convencionales, su larga vida útil y el menor consumo
eléctrico (entre 3 y 4 veces la convencional), pueden reducir la inversión
inicial de acometidas, cableado, banco de transformadores, sistemas de
protección, etc, a niveles muy inferiores a la tecnología convencional, además
de reducir sustancialmente los costos de operación y mantenimiento.
Redactado por: Ing. Wilmer Colina | 07/03/2017
En el tema 1, abordamos la definición de flujo luminoso, dijimos que el flujo luminoso es la medida de la potencia luminosa emitida por una fuente de luz, ajustada a la sensibilidad del ojo humano. Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es el lumen (lm).
También
dijimos que a partir del 2010 la CIE, mediante la norma CIE TC 1-58: Visual Performance in the
Mesopic Range, estableció una relación fotópica/ escotópica que
permite utilizar un multiplicador para determinar el flujo luminoso aparente bajo
condición mesópica. Este fenómeno conocido como efecto Purkinje, permite entender
por qué una luminaria LED de 180W con un flujo luminoso de 16.000 lúmenes,
permite una mejor visibilidad respecto
a una con vapor de sodio de 400 W con 48.000 lúmenes.
Se define la eficiencia
o eficacia
luminosa de una fuente de luz, como la relación existente entre
el flujo luminoso (en lúmenes)
emitido por una fuente de luz y la potencia en vatios (W), es decir h=lm/W.
La eficiencia
luminosa dependerá en gran medida de la tecnología aplicada para producir la
fuente de luz, por eso los fabricantes de lámparas están en la obligación de
indicar los valores de lúmenes y vatios en los empaques, para permitir estimar
la eficiencia del producto.
Veamos
algunos valores típicos de lm/W:
- · Lámpara incandescente: entre 10 y 20
- · Luz mixta: entre 20 y 30
- · Fluorescente compacto: entre 30 y 70
- · Fluorescente tubular: entre 40 y 90
- · Vapor de sodio: entre 100 y 120
- · LED: entre 70 y 140
Observemos
que las lámparas fluorescentes son entre 3 y 5 veces más eficientes que las
incandescentes, y la tecnología LED hasta 7 veces.
Ahora bien, basados
en la norma CIE TC
1-58 antes mencionada, el flujo luminoso de un bombillo de vapor
de sodio de 48.000 lúmenes, es percibido por el ojo humano como de 30.240
lúmenes bajo condiciones de luz mesópica, esto hace que la eficiencia luminosa
sea de 76 lm/W, en lugar de los 120 lm/W teóricos.
Mientras que una luminaria LED
de 180W con 16.000 lúmenes (89 lm/W) se comporta en condiciones de luz mesópica
como de 200 lm/W.
Por lo anteriormente señalado
el proyectista en iluminación, deberá tener muy en cuenta el valor de
eficiencia luminosa, al momento de seleccionar el sistema de iluminación,
porque de ello dependerá en gran medida el ahorro energético esperado.
Recomendamos nuevamente ir a link de la CIE http://www.cie.co.at/index.php/LEFTMENUE/About+us/CIE+Newsletter/Artikel+1+Oktober
El flujo
luminoso es la
medida de la potencia luminosa emitida por una fuente de luz, ajustada a la
sensibilidad del ojo humano. Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es
el lumen (lm) y se define a
partir de la unidad básica candela (cd):
lm= cd.sr. Generalmente los
fabricantes de lámparas (bombillos) indican los lúmenes de sus productos.
Veamos algunos ejemplos:
El
nivel de
iluminación (lux) que llega a una superficie, se relaciona con los
lúmenes mediante la relación lux=lm/m²,
sin embargo, los lúmenes a los que se refiere esta expresión, son los lúmenes
que salen de la luminaria y que llegan al plano de trabajo y dependen en gran
medida de la eficiencia de la luminaria.
Suponiendo
que todo el flujo luminoso de una lámpara llegara al plano de trabajo, pudiera
pensarse que el nivel de iluminación de una lámpara de vapor de sodio de 400W con 48.000 lúmenes a
un metro cuadrado, ilumina más que una LED de 150W con 15.000, sin embargo no
es así, debido a que la sensibilidad del ojo humano varía de acuerdo a la
presencia de luz solar y si estamos en condiciones de luz artificial, al “color
de la luz” aplicada.
Efecto Purkinje: Es el efecto descubierto por el investigador Austro-húngaro Johannes
Evangelista Purkinje en el siglo XIX, que explica la curva de
sensibilidad del ojo respecto a la luz de día (visión fotópica) y la visión en la oscuridad (visión escotópica).
En
condiciones de luz de día los colores que más se perciben, son los cálidos
(amarillo, naranjas y rojos), de noche el ojo se adapta y percibe mejor (los
azules, verdes y violetas).
La visión mesópica es una visión intermedia que es la que se
da en situaciones de iluminación artificial. La mayoría de los escenarios
nocturnos exteriores y de alumbrado público se encuentran en el rango
mesópico.
El
método tradicional de medición de luz considera solamente la visión fotópica y
es comúnmente inexacto en predecir como los humanos perciben la luz en la
noche. El efecto visual considera la medición de la iluminación
mesópica y es utilizado para pruebas de iluminación en luminarias de exteriores
y alumbrado público.
Este
efecto es muy importante para entender por qué una luminaria de LED de 150W con
apenas 16.000 lúmenes de la sensación de iluminar más que una de vapor de sodio
de 400W que emite 48.000 lúmenes.
La CIE (Commission Internationale de
L’Eclairage) (International Commission on Ilumination), estableció en el 2010, la norma CIE
TC 1-58: Visual Performance in the Mesopic Range, cual establece una relación fotópica/
escotópica como en la indicada en la figura 1
Relación Fotópica/Escotópica según la norma CIE TC 1-58 (2010)
Por esa razón es importante que los luxómetros
(instrumentos de medición para medir el nivel de iluminación) vengan preparados
para considerar esa relación.
Para ahondar en el tema sugerimos el link: http://www.cie.co.at/index.php/LEFTMENUE/About+us/CIE+Newsletter/Artikel+1+Oktober
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