FASCICULO 10

GERENCIA DE FORMACIÓN PROFESIONAL

MATERIAL DIDACTICO

MÓDULO II: “INSTALACIÓN DE DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS Y EQUIPOS DE ILUMINACIÓN”

FASCÍCULO 10 “INSTALAR LÁMPARAS DE DESCARGA” CURSO MODULAR “INSTALACIONES ELÉCTRICAS”

ACTUALIZADO AL 2012

Fascículo del Curso Modular INSTALACIONES ELÉCTRICAS Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la Construcción - SENCICO Av. De La Poesía 351 Lima 41, Perú Teléfono: (511) 211-6300 www.sencico.gob.pe Gerente de Formación Profesional Maria del Carmen Delgado Rázuri Documento Elaborado por: Ricardo Hernández Flores Equipo Técnico SENCICO Patricia Mestanza Acosta Lizbeth Astrid Solís Solís Erickson Bryan Castro Ibarra

Lima, Perú 2012

INSTALAR LÁMPARAS DE DESCARGA

PRESENTACION Este material didáctico escrito presentado en forma de fascículo, es un documento de estudio que orienta al participante para el logro de los objetivos de aprendizaje básicamente en forma individual, de acuerdo a sus capacidades y potencialidades, así como a su disponibilidad de tiempo. Para tal fin, su contenido esta organizado a partir de la HOJA DE TAREA, que representa el trabajo por hacer, seguido por la información de carácter tecnológico y de ser necesario, de los conocimientos matemáticos de aplicación y de Ios de lectura de planos. Finalmente se presentan las operaciones que deben ser aprendidas para ejecutar la tarea. Por ser un material didáctico que requiere permanente revisión y actualización, se agradecerá las sugerencias que se consideren necesarias para los ajustes correspondientes.

GERENCIA DE FORMACIÓN PROFESIONAL. ABRIL 2012

TAREA Nº 10

DURACION: 10 HORAS

“INSTALAR LAMPARAS DE DESCARGA”

OPERACIONES

•

1. MEDIR Y MARCAR

•

2. PREPARAR CONDUCTORES

•

3. EMPALMAR CONDUCTORES

•

4. MEDIR AISLAMIENTO 5. COLOCAR ELEMENTOS AUXILIARES

•

6. CONECTAR CONDUCTORES A BORNE

•

7. FIJAR ACCESORIO

•

8. MEDIR VOLTAJE

•

9. COLOCAR PORTALAMPARAS

•

10. FIJAR LUMINARIA

•

11. CONECTAR INTERRUPTOR DE CONTROL

•

OPERACION NUEVA OPERACION APRENDIDA

ORIENTACIONES PARA EL PARTICIPANTE EI presente documento que te entregamos en forma de FASCICULO, corresponde a la Unidad Didáctica : INSTALAR LÁMPARAS DE DESCARGA, del curso de Calificación Ocupacional - INSTALACIONES ELECTRICAS EN EDIFICACIONES. Contiene lo siguiente: 1. Hoja (s) de Tarea, que corresponde al trabajo por ejecutar. 2. Información tecnológica, referida a la tarea. 3. Información sobre matemática aplicada en la ejecución de la tarea (de ser necesaria), 4. Información sobre lectura de planos (de ser necesaria) 5. Hoja de Operaciones (nuevas) que incluye la tarea. EI estudio será realizado en forma individual y te permitirá poner en práctica tus capacidades y potencialidades personales. Para lograr los objetivos de aprendizaje deberás estudiar en el siguiente orden: 1. Analizar la (s) hoja (s) de tarea para lograr su interpretación y tengas claro lo que tienes que hacer 2. Estudiar la información tecnológica de matemática aplicada y de lectura de planos, que te permitirá explicarte por qué y para qué del trabajo a ejecutar. Si tienes dudas o preguntas que hacer durante el estudio, dirígete a tu instructor, quien te apoyará inmediatamente. 3. Estudiar y analizar las hojas de operaciones, a f in de interpretar el proceso de su ejecución. EI instructor te demostrará la ejecución de cada una de las operaciones, especialmente las nuevas, y hará que las repitas hasta que logres su dominio. Cuando hayas concluido con esta etapa, debes elaborar en forma escrita el procedimiento de ejecución de la tarea y presentar el informe a tu instructor quien lo revisará, y de ser aprobado procederás a su ejecución. Tu evaluación será permanente mediante pruebas escritas respecto a los conocimientos y por observación para las habilidades manuales. La nota mínima aprobatoria es de doce (12). Aprobada la presente Unidad Didáctica, podrás continuar con el estudio de la siguiente y así sucesivamente, hasta concluir el modulo correspondiente. i NO OLVIDES!, Eres el gestor de tu futuro. Mientras más rápido aprendas, concluirás tus estudios en menor tiempo.

EJERCICIO CASO “A”

c

C-1 S3 b

a

b

S3 b

2S a,c

c

L1 L2

S3 b

a

b

S3 b

2S a,c

OCUPACION: INSTALACIONES TITULO:

ELÉCTRICAS EN EDIFICACIONES

INSTALAR LAMPARAS DE DESCARGA

REF:

HT 010 – IE

FECHA: ABR

– 2012

Pág. 1/4

CASO “B”

SON – 70 W

HPL – 80 W

HPI – 250 W

TABLERO DE DISTRIBUCIÓN SALIDA PARA LUMINARIA EN PARED (BRAQUETE) LUMINARIA DE LÁMPARA DE DESCARGA

OCUPACION: INSTALACIONES

ELÉCTRICAS EN EDIFICACIONES

REF:

HT 10 – IE

Pág.

2/4 TITULO: INSTALAR LAMPARAS DE DESCARGA

FECHA: ABR

– 2012

INDICACIONES PARA LOS PARTICIPANTES EJERCICIO ‘‘A’’ a) Adecuar el alambrado de la Tarea anterior a esta tarea, usando siempre conductores rojos y negros, para la línea de conducción y blanco para los interruptores. b) Conectar dos equipos fluorescentes: o Uno recto de 18 watt salida “c”. o Uno circular de 32 watt, salida “a”. o Uno recto de 2 x 36 watt salida “b”. EJERCICIO ‘‘B’’ a) Alambrar el circuito de acuerdo a la Hoja de Tarea (‘’B’’) para instalar: o Una lámpara de vapor de sodio de 70 watt, salida “a”. o Una lámpara de vapor de mercurio de 80 watt, salida “b”. o Una Lámpara de vapor de mercurio de halogenuros metálicos de 250 watt, salida “c”. Nº 01

EJERCICIO

MATERIALES

Instalar un circuito de alumbrado con

 1 Equipo fluorescente recto 2 x 36 W

Lámparas fluorescentes

 1 Equipo fluorescente recto de 18 W

- Equipo fluorescente recto 2 x 36 W.

 1 Equipo fluorescente circular de 32 W.

- Equipo fluorescente circular 32 watt.

 10 m de conductor TW de 1 mm2.

- Equipo fluorescente recto de 18 watt



10 m de conductores mellizos 2 x 1,5mm2

 3 m de cinta aislante  3 interruptores: - 1 unipolar doble 02

Instalar un circuito de alumbrado con lámparas de descarga - Lámpara de sodio de 70 Watt - Lámpara de Mercurio de 80 Watt

2 interruptores de conmutación

 1 equipo con lámpara de vapor de sodio 70 Watt  1 equipo con lámpara de vapor de mercurio de halogenuros metálicos de 250 Watt.  1 equipo con pantalla de lámpara de vapor de mercurio de 80 watt.  30 m de conductores TW de 2,5 mm2  15 m de color rojo  15 m de color negro

 3 m de cinta aislante

OCUPACION: TITULO:

INSTALACIONES ELECTRICAS EN EDIFICACIONES REF: HT 09 - IE

INSTALAR LAMPARAS DE DESCARGA

FECHA: ABR

– 2012

PAG:

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Nº

OPERACIONES

01

Medir y marcar

02

Preparar conductor

03

Empalmar conductores

04

Medir aislamiento

05

Conectar conductores a borne

06

Fijar accesorio

07

Medir voltaje

08

Colocar portalámparas

09

Fijar luminaria

10

Conectar interruptor de control

11

Conectar elementos auxiliares

OCUPACION: TITULO:

HERRAMIENTAS            

Wincha métrica. Cuchilla de electricista Destornillador plano de 4" x 3/16" Destornillador plano de 3" x 5/32" Alicate de punta 7" Alicate de corte diagonal 6" Destornillador estrella Piloto probador Alicate universal de 7”. Megóhmetro de magneto. Multímetro. Pinza amperimétrica

INSTALACIONES ELECTRICAS EN EDIFICACIONES REF: HT 10 - IE

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INSTALAR LAMPARAS DE DESCARGA FECHA: ABR - 2012 4/4

INFORMACIÓN TECNOLÓGICA TITULO:

LÁMPARAS DE DESCARGA

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CONCEPTOS Las lámparas de descarga constituyen una forma alternativa de producir luz de una manera más eficiente y económica que las lámparas incandescentes. Por eso, su uso está tan extendido hoy en día. La luz emitida se consigue por excitación de un gas sometido a descargas eléctricas entre dos electrodos. Según el gas contenido en la lámpara y la presión a la que esté sometido tendremos diferentes tipos de lámparas, cada una de ellas con sus propias características luminosas. FUNCIONAMIENTO En las lámparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente eléctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado.

En el interior del tubo, se producen descargas eléctricas 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 átomos les transmite energía y pueden suceder dos cosas. La primera posibilidad es que la energía transmitida en el choque sea lo suficientemente elevada para poder arrancar al electrón de su orbital. Este, puede a su vez, chocar con los electrones de otros átomos repitiendo el proceso. Si este proceso no se limita, se puede provocar la destrucción de la lámpara por un exceso de corriente. La otra posibilidad es que el electrón no reciba suficiente energía para ser arrancado. En este caso, el electrón pasa a ocupar otro orbital de mayor energía. Este nuevo estado acostumbra a ser inestable y rápidamente se vuelve a la situación inicial. Al hacerlo, el electrón libera la energía extra en forma de radiación electromagnética, principalmente ultravioleta (UV) o visible. Un electrón no puede tener un estado energético cualquiera, sino que sólo puede ocupar unos pocos estados que vienen determinados por la estructura atómica del átomo. Como la longitud de onda de la radiación emitida es proporcional a la diferencia de energía entre el estado inicial y final del electrón y los estados posibles no son infinitos, es fácil comprender que el espectro de estas lámparas sea discontinuo. La consecuencia de esto es que la luz emitida por la lámpara no es blanca (por ejemplo en las lámparas de sodio a baja presión 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 lámparas incandescentes que tienen un espectro continuo. Es posible, recubriendo el tubo con sustancias fluorescentes, mejorar la reproducción de los colores y aumentar la eficacia de las lámparas convirtiendo las nocivas emisiones ultravioletas en luz visible.

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ELEMENTOS AUXILIARES Para que las lámparas de descarga funcionen correctamente es necesario, en la mayoría de los casos, la presencia de unos elementos auxiliares: cebadores y balastos. Los cebadores o ignitores son dispositivos que suministran un breve pico de tensión entre los electrodos del tubo, necesario para iniciar la descarga y vencer así la resistencia inicial del gas a la corriente eléctrica. 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, son dispositivos que sirven para limitar la corriente que atraviesa la lámpara y evitar así un exceso de electrones circulando por el gas que aumentaría el valor de la corriente hasta producir la destrucción de la lámpara. EFICACIA Al establecer la eficacia de este tipo de lámparas 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 lámparas, las pérdidas se centran en dos aspectos: las pérdidas por calor y las pérdidas por radiaciones no visibles (ultravioleta e infrarrojo). El porcentaje de cada tipo dependerá de la clase de lámpara. La eficacia de las lámparas de descarga oscila entre los 19-28 Im/W de las lámparas de luz de mezcla y 100-183 Im/W de las de sodio a baja presión.

Tipo de Lámpara Fluorescentes Luz Mixta Mercurio a alta presión Halogenuros metálicos Sodio a baja presión Sodio a alta presión

Eficacia sin balasto (Im/W) 38-91 19-28 40-63 75-95 100-183 70-130

CARACTERÍSTICAS DE DURACIÓN Hay dos aspectos básicos que afectan a la duración de las lámparas: 1. Depreciación del flujo. Este se produce por ennegrecimiento de la superficie del tubo donde se va depositando el material emisor de electrones que recubre los electrodos. En aquellas lámparas que usan sustancias fluorescentes otro factor es la perdida gradual de la eficacia de estas sustancias. 2. Deterioro de los componentes de la lámpara que se debe a la degradación de los electrodos por agotamiento del material emisor que los recubre. Otras causas son un cambio gradual de la composición del gas de relleno y las fugas de gas en lámparas a alta presión.

Tipo de Lámpara Fluorescentes Standard Luz de mezcla Mercurio a alta presión Halogenuros metálicos Sodio a baja presión Sodio a alta presión

Vida promedio (h) 12500 9000 25000 16000 23000 23000

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FACTORES EXTERNOS QUE INFLUYEN EN EL FUNCIONAMIENTO Los factores externos que más influyen en el funcionamiento de la lámpara son la temperatura ambiente y la influencia del número de encendidos. Las lámparas de descarga son, en general, sensibles a las temperaturas exteriores. Dependiendo de sus características de construcción (tubo desnudo, ampolla exterior...) se verán más o menos afectadas en diferente medida. Las lámparas a alta presión, por ejemplo, son sensibles a las bajas temperaturas en que tienen problemas de arranque. En tal sentido, la temperatura de trabajo estará limitada por las características térmicas de los componentes (200º para el casquillo y entre 350º y 520º para la ampolla según el material y tipo de lámpara). La influencia del número de encendidos es muy importante para establecer la duración de una lámpara de descarga ya que el deterioro de la sustancia emisora de los electrodos depende en gran medida de este factor. PARTES DE DESCARGA

UNA

LÁMPARA

DE

Las formas de las lámparas de descarga varían según el tipo de lámpara. De todas maneras, todas tienen una serie de elementos en común como el tubo de descarga, los electrodos, la ampolla exterior o el casquillo.

TIPOS DE LAMPARAS DE DESCARGA Las lámparas de descarga se pueden clasificar según el gas utilizado (vapor de mercurio o sodio) o la presión a la que este se encuentre (alta o baja presión). Las propiedades varían mucho de unas a otras y esto las hace adecuadas para unos usos u otros. Los tipos de lámparas de descarga más empleados hoy en día son los siguientes: a. Lámparas de vapor de mercurio:  Baja presión:  Lámparas fluorescentes  Alta presión:  De color corregido (HPL).  De halogenuros metálicos (HPI). b. Lámparas de luz mezcla ó luz mixta (ML) c. Lámparas de vapor de sodio.  Lámparas de baja presión (SOX).

 Lámparas de alta presión (SON).

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LÁMPARAS FLUORESCENTES Las lámparas fluorescentes son fuentes luminosas, que utilizan las radiaciones energéticas producidas por los electrones en movimiento a través del vapor de mercurio para producir luz. Una lámpara fluorescente está formada por un tubo de vidrio, recubierto interiormente de una sustancia fluorescente y dos pequeños filamentos de tungsteno, recubiertos a su vez por óxidos de calcio, estroncio y bario generalmente, situados uno en cada extremo del tubo, como se ve en la figura 1. El tubo está relleno de un gas inerte, generalmente gas argón, conteniendo además una pequeña cantidad de vapor de mercurio, que es conductor; éste al enfriarse puede aparecer en forma de pequeñas gotas.

Figura 1.

Los filamentos están rodeados por un anillo metálico, encargado de dirigir el flujo de electrones longitudinalmente, y los óxidos que recubren los filamentos son sustancias que desprenden fácilmente electrones al ser calentadas. Su funcionamiento es el siguiente: Al calentarse los dos filamentos, debido al paso de una corriente eléctrica, por un lado se vaporiza el mercurio y los electrones comienzan a emitir electrones. Los electrones al desplazarse chocan contra los átomos de mercurio, haciendo saltar sus electrones periféricos, desprendiéndose de este modo una energía, en forma de radiaciones ultravioleta que son invisibles al ojo humano. Estas radiaciones invisibles chocan contra las sustancias fluorescentes que recubren el tubo interiormente, transformándose así en radiaciones visibles que vemos emitir al tubo. Según cuales son las sustancias o las mezclas de sustancias fluorescentes del recubrimiento, el tubo emitirá un color de luz u otro; en la práctica, existen lámparas fluorescentes que emiten desde luz negra hasta la llamada luz día, por su parecido con la luz del sol. En el siguiente cuadro se relaciona algunas de las sustancias, con el tipo de luz que emiten. SUSTANCIAS Silicato de cinc.

COLOR DE LUZ Verde

Tungstenato de calcio

Azul.

Borato de cadmio

Rosa

Berilio y silicato de cinc

Blanco

Tungstenato de magnesio

Luz de día.

La eficacia de estas lámparas depende de muchos factores: potencia de la lámpara, tipo y presión del gas de relleno, propiedades de la sustancia fluorescente que recubre el tubo, temperatura ambiente... Esta última es muy importante porque determina la presión del gas y en último término el flujo de la lámpara. La eficacia oscila entre los 38 y 91 Im/W dependiendo de las características de cada lámpara.

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La duración de estas lámparas se sitúa entre 7000 y 10 000 horas. Su vida termina cuando el desgaste sufrido por la sustancia emisora que recubre los electrodos, hecho que se incrementa con el número de encendidos, impide el encendido al necesitarse una tensión de ruptura superior a la suministrada por la red. Además de esto, se debe considerar la depreciación del flujo provocada por la pérdida de eficacia de los polvos fluorescentes y el ennegrecimiento de las paredes del tubo donde se deposita la sustancia emisora. El rendimiento en color de estas lámparas varía de moderado a excelente según las sustancias fluorescentes empleadas. Para las lámparas destinadas a usos habituales que no requieran de gran precisión su valor está entre 80 y 90. De igual forma la apariencia y la temperatura de color varía según las características concretas de cada lámpara. APARIENCIA DE COLOR

TEMPERATURA DE COLOR (K)

Blanco cálido

3000

Blanco

3500

Neutro o natural

4000

Blanco frío

4200

Luz día

6500

ELEMENTOS AUXILIARES  BALASTO O REACTOR El balasto cumple dos funciones para el funcionamiento de la lámpara: 1. Proporcionar el pico de tensión necesaria en el arranque. 2. Limitar la corriente durante el funcionamiento. El balasto consta de las partes siguientes: • Un cuerpo compuesto por un arrollamiento o bobina sobre un núcleo de chapas magnéticas. • Una carcaza con los terminales de salida. • Una sustancia de poliéster entre carcaza y núcleo como aislamiento y reductor de zumbido. La figura siguiente representa un balasto. Se pueden apreciar sus partes, la lectura que Incluye en su frente y el símbolo con que se le representa. 1. Paso magnético extremadamente corto 2. Zona de disipación térmica directa 3. Toma de puesta a tierra 4. Núcleo de láminas transversales 5. Bobinado compacto, aislamiento tipo H 180° 6. aislamiento 7. Laminaciones externas de una pieza 8. Base de fijación de acero T° Máximo permisible de la temperatura del bobinado Tw = 120°C ° Alza en temperatura t = 55°C

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 ARRANCADOR O CEBADOR El Arrancador conocido también como cebador de destellos, esta constituido por dos electrodos o láminas separadas que se doblan y unen por la acción del calor. Están situadas dentro de una ampolla de vidrio con gas neón a baja presión. Fuera de la ampolla se encuentra un condensador de pequeña capacidad que tiene por misión absorber la energía de ruptura en la apertura de las láminas. Todo ello, a su vez, está contenido en un cilindro de aluminio o plástico en cuya parte inferior se sitúan los contactos o patillas. Al aplicarle tensión, las laminillas se unen cerrando el circuito durante un instante y dando paso a la corriente a través de los filamentos del tubo. Su apertura origina que la reactancia produzca una sobretensión que da lugar a su vez, a la ionización o descarga en la lámpara.

La ilustración siguiente muestra el cebador o arrancador y sus partes. 1. 2. 3. 4.

Ampolla de vidrio llena de gas neón. Laminillas bimetálicas. Soporte. Condensador antiparasitario.

SIMBOLOGÍA NORMALIZADA 1.- Reactor o Balasto

2. Arrancador o cebador de destellos

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ARRANQUE DE LAS LÁMPARAS FLUORESCENTES El arranque o encendido de las lámparas fluorescentes no es posible con sólo aplicarles tensión, como sucede con las lámparas incandescentes, ya que presenta un problema adicional; al estar el mercurio frío o licuado no pueden desplazarse los electrones emitidos por los filamentos, ya que estos necesitan un gas conductor, que reduzca la resistencia eléctrica entre filamentos, para empezar la emisión, y por otra parte el mercurio para gasificarse necesita ser calentado por la emisión electrónica. Por tal motivo hay que recurrir a un sistema de encendido que resuelva los dos inconvenientes anteriormente mencionados.

Para resolver el problema anterior se recurre a provocar durante el encendido una fuerte sobretensión, que sea suficiente para que empiece la emisión electrónica a lo largo del tubo, pero como luego al gasificarse todo el mercurio se reduce bruscamente la resistencia eléctrica del tubo, es necesario reducir la tensión entre sus extremos para evitar el cortocircuito. Esto se consigue conectando en serie con los dos filamentos una bobina de alta reactancia, con núcleo de hierro, a la cual llamamos reactancia, y un interruptor térmico automático o electrónico, llamado cebador o arrancador, como se ve en la figura. Al aplicar tensión a la red pasa la corriente por la reactancia, los dos filamentos y los electrodos del arrancador, ya que todos están en serie; instantáneamente los filamentos al ser calentados empiezan a emitir electrones, mientras que los electrodos del arrancador, que están abiertos, se calientan debido al paso de la corriente por el gas que éste contiene, que es algo conductor, debido a que uno de ellos es bimetálico y se deforma con el calor, se junta al otro, cerrándose totalmente el circuito; al pasar ahora la corriente por los electrodos, en vez de por el gas, éstos se enfrían y se abren bruscamente. Esta interrupción brusca de la corriente origina una fuerte autoinducción en la bobina de la reactancia que da lugar a una sobretensión entre los dos filamentos, sobretendón que es suficiente para iniciar el flujo de electrones entre ambos, lo cual da lugar al encendido de la lámpara. Si una sola sobretensión no fuera suficiente, los electrodos del cebador se calientan otra vez y vuelven a cerrase de nuevo, con lo cual los filamentos vuelven a calentarse y el arrancador se abre de nuevo, provocando una nueva sobretensión, y así hasta que se origine el encendido de la lámpara. Es decir, que la lámpara está encendida cuando la corriente circula a través del vapor de mercurio de la lámpara. Como al iniciarse el arco por el interior de la lámpara la resistencia del interior del mismo disminuye debido a la vaporización total del mercurio, podría destruirse la lámpara por exceso de corriente, pero esto no ocurre, ya que al quedar en serie con el mismo la reactancia durante el funcionamiento, amortigua la tensión aplicada a los extremos de la lámpara, debido a la caída de tensión originada en la misma, así como a su propia autoinducción. La reactancia de un equipo de encendido se calcula que consume aproximadamente un 15% de la potencia de la lámpara, algo que debemos tener en cuenta al realizar los cálculos de consumo de una instalación de alumbrado con lámparas fluorescentes.

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Una vez encendido la lámpara, los electrodos del arrancador quedan abiertos y ya no interviene para nada durante el funcionamiento, por lo cual podría incluso quitarse sin que la lámpara se apagara, ya que su única finalidad es provocar una rápida desconexión del circuito que alimenta el caldeo de los filamentos, para que la sobretensión producida por la autoinducción de la bobina de la reactancia sea lo mas grande posible, y pueda establecerse el circuito por el interior de la lámpara. Existen otros tipos de lámparas fluorescentes y los más utilizados son:



Lámparas fluorescentes con Balasto electrónico

Este tipo de lámparas, cuyo aspecto exterior es igual a las lámparas antes descritas, se caracterizan por su encendido, que es prácticamente instantáneo, sin ningún tipo de centelleo, para ello necesitan el calentamiento previo de sus electrodos. Este tipo de lámparas no necesitan cebador para su encendido, pero sí de un balasto electrónico para el calentamiento de los electrodos que se utiliza en la actualidad.

El Balasto es el dispositivo que facilita el encendido de la lámpara.



Lámparas compactas o de bajo consumo (Ahorradoras) Con este nombre se fabrican actualmente lámparas fluorescentes, con potencias comprendidas entre 5 y 60 W, de diversas formas y longitudes, aunque siempre reducidas, para uso doméstico e industrial. La mayoría de las veces se fabrican con casquillo E27, para ser acoplados a los portalámparas normales. Según cual sea la constitución y el equipo de arranque que lleva incorporado, de forma compacta se clasifican en cuatro tipos: a. Lámparas compactas integrales de casquillo. b. Lámparas patillas. c.

compactas

integrales

con

dos

Lámparas compactas sin equipo de arranque y cuatro patillas.

d. Lámparas compactas con cebador incorporado y dos patillas.

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a. Lámparas compactas integrales de casquillo Este tipo se fabrica con casquillo tipo E27, en incluye en su base el equipo convencional de encendido (reactancia y cebador) o un equipo electrónico de arranque. Algunas se construyen con una ampolla exterior de vidrio, rayado o esmerilado e incluso con un reflector incorporado. b. Lámparas compactas integrales con dos patillas. Este tipo es similar al anterior en cuanto al equipo integrado, pero en vez de casquillo roscado tienen un conector de dos patillas para introducirlo en un zócalo de conexión apropiado. c. Lámpara compacta, sin equipo de arranque y cuatro patillas. Este tipo de lámparas no tiene el equipo de arranque incorporado, por lo cual necesita un equipo adicional externo; tiene un conector de cuatro patillas como cualquier lámpara fluorescente. d. Lámparas compactas con cebador incorporado y dos patillas Este tipo de lámparas tiene integrada en su base solamente el cebador, necesitando una reactancia exterior; tiene por tanto un conector de dos aptillas.

TIPOS DE LÁMPARAS COMPACTAS



Lámparas de neón o tubos luminosos Este tipo de lámparas, que se utiliza con frecuencia formando decoraciones y letreros luminosos de las más diversas formas y figuras, son en realidad lámparas de descarga en baja presión y alta tensión, en vez de lámparas de baja tensión, como es el caso de las lámparas fluorescentes. Longitudinalmente no se suelen construir de más de dos metros. Estas lámparas se suelen denominar vulgarmente “Tubos de neón”, por ser el neón uno de los primeros gases que se emplearon en su constitución. Hoy en día se emplean muchos tipos de gases para su llenado, ya que cada gas aporta un color determinado, así por ejemplo, el neón produce luz anaranjada, la mezcla de vapor de mercurio y neón produce luz azulada, etc. También se emplean con una capa de materia fluorescente por su parte interior, consiguiéndose de esa forma una mayor luminiscencia (hasta 30 Lm/W), así como una mayor gama de colores.

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Este tipo de lámparas, generalmente, se construye con diámetros comprendidos entre 10 y 30 mm y solamente tienen un electrodo en cada extremo y no se emplea ninguna ayuda para su encendido. Éste se realiza aplicándole una alta tensión en sus electrodos, que según sea el diámetro del tubo, se necesitarán entre 600 y 1 000 voltios por metro de longitud. Para el encendido de estas lámparas, que es prácticamente instantáneo, se emplean transformadores con salidas de alta tensión, de uno o más secundarios, que pueden llegar hasta los 15 000 voltios, acoplados a la red normal de alumbrado. Dependiendo de la tensión de salida del transformador empleado se pueden acoplar en serie mas o menos lámparas, hasta conseguir la longitud total que se pueda encender; si un transformador no es suficiente se emplearán varios para el encendido de todas las lámparas.

INSTALACIÓN DE LÁMPARAS DE NEON

LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO A ALTA PRESIÓN Este tipo de lámparas, emplean para la descarga vapor de mercurio (Hg) dentro de una ampolla de cuarzo; para facilitar el encendido se introduce en ella una pequeña cantidad de gas argón. La ampolla de cuarzo tiene cuatro electrodos de tungsteno recubiertos asimismo de materiales que, como el torio, desprenden fácilmente electrones; dos electrodos son principales y dos auxiliares, que junto con una o dos resistencias auxiliares, se encierra en un bulbo o ampolla de cristal, parecida al de las lámparas incandescentes. Una vez cerrado el interruptor se producen dos arcos en el gas argón, entre los electrodos principal y auxiliar más próximos; esta descarga produce un calentamiento en el interior de la ampolla de cuarzo que vaporiza el mercurio y, transcurridos unos minutos (de 1 a 3 generalmente), al hacerse conductor el interior de la ampolla, salta un arco entre los electrodos principales, encendiéndose la lámpara completamente. La finalidad de las resistencias de arranque, que son de un valor muy elevado, superior a la resistencia que tendrá la ampolla una vez vaporizado todo el mercurio, es que una vez encendido el arco entre los electrodos principales, la corriente en los electrodos auxiliares quede interrumpida.

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Una vez apagada la lámpara es necesario esperar entre 2 y 5 minutos, para que se enfríe la ampolla, el mercurio se licúe y se pueda proceder a un nuevo encendido. La luz emitida por la ampolla de vapor de mercurio es de un tono blanco azulado y carece de radiaciones rojas, por lo cual no es buena la definición de los colores. Este inconveniente se subsana recubriendo el bulbo de cristal, interiormente de una materia fluorescente, con lo cual la luz producida por la descarga se corrige, obteniéndose una luz muy blanca o blanco azulado. Este tipo de lámparas tiene un rendimiento de entre 50 y 75 lm/W y una vida útil promedio de 8 000 horas, y se emplean en alumbrados industriales y públicos. Las lámparas de vapor de mercurio se clasifican en dos tipos, las cuales son: 1.

Lámparas de vapor de mercurio de color corregido (HPL). Son las que poseen sustancias fluorescentes en el interior de la ampolla, es el más utilizado para la iluminación de interiores de centros comerciales, áreas industriales y alturas mayores a 3,5 m.

2.

Lámparas de vapor de mercurio con halogenuros metálicos (HPI). Este tipo de lámpara, también llamada “de vapor metálico halógeno”, se caracterizan por que en su ampolla de descarga se han añadido, en pequeñas proporciones, unos compuestos llamados yoduros o halogenuros. Con esto se consigue un mejor rendimiento luminoso, así como una mejor definición de colores. La eficiencia de estas lámparas randa entre los 60 y 96 Im/W y su vida media es de unas 10000 horas. Su constitución es similar al de la lámpara de color corregido, con la salvedad de que no llevan electrodos auxiliares de encendido. Para que la lámpara se encienda, necesitan una fuerte sobretensión, por lo cual, aunque no siempre y dependiendo del tipo y potencia de la lámpara, además de la reactancia necesaria en todas las lámparas de vapor de mercurio, necesitan también un cebador o arrancador apropiado (ignitor)

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REACTANCIA

ESQUEMA DE CONEXIONES

ESQUEMA DE CONEXIONES DIVERSOS DE LAMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO DE COLOR CORREGIDO Y DE HALOGENUROS METÁLICOS

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LÁMPARAS DE LUZ DE MEZCLA O LUZ MIXTA (ML) Las lámparas de luz de mezcla son una combinación de una lámpara de mercurio a alta presión con una lámpara incandescente. Por tanto constan de un tubo de descarga de vapor de mercurio y de un filamento de tungsteno, conectado enserie con el tubo y sus electrodos principales. Todo el conjunto se pone dentro de un bulbo de vidrio, recubierto interiormente de material fluorescente. Al conectar la lámpara a la red, en primer lugar solamente se enciende el filamento y después de dos o tres minutos se enciende la ampolla de vapor de mercurio, alcanzando su máxima luminosidad. La combinación de ambos sistemas de alumbrado, junto con la materia fluorescente del bulbo de vidrio, da como resultado una luz similar a la del día, con una gran definición de colores, por lo cual pueden ser empleados tanto en interiores como exteriores. La disposición del filamento en serie con la ampolla de descarga permite que el primero juegue el papel de estabilizador de descarga, de tal forma que este tipo de lámparas puede ser conectado directamente a la red, sin necesidad de reactancias, igual que una lámpara incandescente. La vida útil promedio de este tipo de lámparas es de 3 000 a 6000 horas aproximadamente, y su rendimiento lumínico está comprendido entre 18 y 25 lm/W.

LAMPARAS DE VAPOR DE SODIO Las lámparas de vapor de sodio (Na) pueden ser de alta o baja presión, y dado que la constitución de estos dos tipos de lámparas varía considerablemente, veamos sus características.

Lámparas de vapor de sodio de baja presión Las lámparas de sodio de baja presión, constan de dos ampollas tubulares de vidrio. La interior o tubo de descarga, tiene generalmente forma de U y en su interior hay gas neón y una pequeña cantidad de sodio puro (Na) a baja presión, que es un metal, y en sus extremos tiene dos electrodos conectados al casquillo de conexión. La ampolla o bulbo exterior, que es de vidrio transparente, se emplea como protección de la descarga y entre ambas se hace el vacío.

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Al conectar la lámpara a la red se produce una descarga eléctrica a través del gas neón, que se ioniza y se vuelve conductor, apareciendo la luz rojiza característica de este gas; luego disminuye la resistencia entre los dos electrodos y el calor producido en la descarga vaporiza el sodio, pasando a ser el vapor de sodio el soporte principal de la descarga. Como ocurre con todas las lámparas de descarga en gases, necesita de una reactancia, que por lo general es un auto transformador elevador, para proporcionarle la gran sobretensión de encendido que necesita, a la vez que actúa como limitador de corriente después del mismo. Este tipo de lámpara no necesita ni cebador ni auxiliar de encendido alguno. La luz emitida por este tipo de lámparas es de color amarillo intenso, no resultando adecuado para lugares donde se requiere buena definición de los colores, por lo cual se emplean solamente en el alumbrado de carreteras y vías de transito urbano, donde lo principal es la percepción del movimiento. Las lámparas de vapor de sodio a baja presión son las de mayor rendimiento lumínico que existen en la actualidad, ya que están entre los 130 y 180 lm/W, con una vida útil promedio de 6 000 horas y un flujo luminoso casi constante a lo largo de su vida; como inconveniente podemos citar su gran tamaño (una de 100 W puede llegar a medir 0,5 m de longitud), por lo cual están siendo desplazados por las de vapor de sodio de alta presión, con menor rendimiento lumínico aunque de menor volumen, así como una mejor definición de colores. Estas lámparas tardan mucho en encenderse, entre 5 y 15 minutos generalmente, siendo éste también el tiempo que necesitan para reiniciar el encendido después de un corte de tensión.

ESQUEMA DE CONEXION

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Lámparas de vapor de sodio de alta presión Las lámparas de vapor de sodio a alta presión tienen un funcionamiento similar a las de baja presión, pero en vez de ser la ampolla de descarga de vidrio, es de óxido de aluminio sintetizado, conteniendo en su interior sodio, mercurio y un gas inerte a muy alta presión, siendo el sodio el principal elemento de producción de la luz. Exteriormente tienen una ampolla o bulbo de vidrio, que puede ser elipsoidal o tubular, con un casquillo de conexión, roscado o de bayoneta. La vida media de este tipo de lámparas ronda las 24000 horas y su vida útil entre 8000 y 12000 horas. Entre las causas que limitan la duración de la lámpara, además de mencionar la depreciación del flujo tenemos que hablar del fallo por fugas en el tubo de descarga y del incremento progresivo de la tensión de encendido necesaria hasta niveles que impiden su correcto funcionamiento.

Para su funcionamiento estas lámparas necesitan, bien sea una reactancia R, algunas de ellas, un aparato auxiliar de encendido A, de forma similar al empleado en las lámparas de vapor de mercurio con halogenuros metálicos. El campo de aplicación de este tipo de lámparas es similar al de las de vapor de sodio de baja presión, pero con la particularidad de que se consigue una mejor definición de colores, aunque a costa de un rendimiento menor, entre 70 y 125 lm/W. También su volumen es mucho menor, similar a las de vapor de mercurio, con lo cual se pueden emplear en las mismas luminarias.

ESQUEMAS DE CONEXIÓN Los esquemas de conexión pueden variar de una lámpara a otra, dependiendo de su potencia principalmente, por lo cual lo mejor es guiarse a las indicaciones del fabricante, para su correcta instalación, consiguiéndose así el máximo rendimiento y vida de la lámpara.

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CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA Debido principalmente a las reactancias, las instalaciones con lámparas fluorescentes o con otros tipos de lámparas de descarga tienen un factor de potencia muy bajo, entre 0,4 y 0,5 (cos φ = 0,4 o 0,5), por lo cual es necesario compensarlo con condensadores, sobre todo cuando las instalaciones son muy grandes, que permitan reducir el consumo de energía reactiva, o para disminuir la intensidad que circula por las líneas. La compensación suele hacerse colocando un condensador en cada lámpara, en paralelo generalmente, apropiado a la potencia y tipo de lámpara; pero como el cálculo de la capacidad del condensador es algo complicado, lo mejor es fijarse en los esquemas de conexión del fabricante o en las propias reactancias en que se encuentran estos datos. La siguiente tabla se muestra a título orientativo las capacidades en paralelo requeridas por algunos tipos de lámparas, considerando su potencia y que funcionan a una tensión de 220 V. Tipo de lámpara

Fluorescentes

Vapor de mercurio

Potencia

Capacidad

W

uF

14 o 15

4

18 o 20

4

36 o 40

4,5

65

Tipo de lámpara

Potencia

Capacidad

W

uF

55

20

90

26

135

35

6,5

180

40

80

8

250

36

125

10

400

50

1 000

120

Vapor de sodio de baja presión

Vapor de sodio de alta presión

250

18

400

25

1 500

180

1 000

60

2 000

200

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LÁMPARAS LED

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Lámpara LED Una lámpara de led es una lámpara de estado sólido que usa LEDs (Diodos Emisores de Luz) como fuente luminosa. Debido a que la luz capaz de emitir un led no es muy intensa, para alcanzar la intensidad luminosa similar a las otras lámparas existentes como las incandescentes o las fluorescentes compactas, las lámparas de led están compuestas por agrupaciones de led, en mayor o menor número, según la intensidad luminosa deseada. Actualmente las lámparas de led se pueden usar para cualquier aplicación comercial, desde el alumbrado decorativo hasta el de viales y jardines, presentado ciertas ventajas, entre las que destacan su considerable ahorro energético, arranque instantáneo, aguante a los encendidos y apagados continuos y su mayor vida útil, pero también con ciertos inconvenientes como lo es su elevado costo inicial. Los diodos funcionan con energía eléctrica de corriente continua (CC), de modo que las lámparas de LED deben incluir circuitos internos para operar desde el voltaje CA estándar. Los LED se dañan a altas temperaturas, por lo que las lámparas de LED tienen elementos de gestión del calor, tales como disipadores y aletas de refrigeración. Las lámparas de LED tienen una vida útil larga y una gran eficiencia energética, pero los costos iniciales son más altos que los de las lámparas fluorescentes.

Descripción de la tecnología La iluminación de propósito general necesita luz blanca. Los LED emiten luz en una banda de longitudes de onda muy estrecha, fuertemente coloreada. El color es característico de la banda prohibida de energía de un material semiconductor usado para fabricar el LED. Para emitir luz blanca es preciso combinar LED de luz roja, verde y azul, o usando fósforo para convertir parte de la luz a otros colores. El primer método (LED RGB), usan múltiples chips de LED cada uno emitiendo una longitud de onda diferente en las proximidades, para formar el amplio espectro de luz blanca. La ventaja de este método es que la intensidad de cada LED puede ser ajustada para "afinar" el carácter de la luz emitida. La mayor desventaja es su alto costo de producción. El segundo método, LED de fósforo convertido (pc LED), usa un LED de corta longitud de onda (usualmente azul o ultravioleta) en combinación con el fósforo, el cual absorbe una porción de la luz azul y emite un espectro mas amplio de luz blanca (El mecanismo es similar a la forma de una lámpara fluorescente que emite luz blanca de un sistema de iluminación UV fósforo). La mayor ventaja aquí es el costo de producción bajo, alto IRC (índice de reproducción cromática), mientras la desventaja es la incapacidad para cambiar dinámicamente el carácter de la luz y el hecho de que la conversión de fósforo reduce la eficiencia del dispositivo. El bajo costo y el desempeño adecuado lo hace la tecnología mas utilizada para la iluminación general hoy en día. Un solo LED es un dispositivo de estado solido de baja tensión (voltaje) y no puede funcionar directamente en una corriente alterna estándar sin algún tipo de circuito para controlar el voltaje aplicado y el flujo de corriente a través de la lámpara. Una serie de diodos y resistores (resistencias) podrían ser usadas para controlar la polaridad del voltaje y limitar la corriente, pero esto es ineficiente, ya que la mayoría de la tensión aplicada se desperdicia en forma d e calor en la resistencia. Una cadena única de LED en serie podrían minimizar la pérdida de la caída de tensión, pero la falla de un solo LED podría extinguir toda la cadena. El uso de cadenas en paralelo redundantes incrementa la fiabilidad, usándose comúnmente tres cadenas o más. Pueden ser útiles para la iluminación del hogar o en espacios de trabajo, un número de LED deben ser colocados juntos en una lámpara para combinar sus efectos de iluminación. Esto es porque cada LED emite solamente una fracción de la luz de las fuentes de luz tradicionales. Cuando se utiliza el método de la mezcla de colores, puede ser difícil de lograr una distribución de color uniforme, mientras que la adaptación de LED blancos no es critica para el equilibrio de color. Además, la degradación de LED diferentes en varios momentos en una lámpara de colores combinados puede producir una salida de color uniforme. Las lámparas de LED usualmente consisten en grupos de LED en una cubierta con dispositivos electrónicos, un disipador y óptica.

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INFORMACIÓN TECNOLÓGICA TITULO:

LÁMPARAS LED

TIPOS DE LÁMPARAS

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LECTURA DE PLANOS TITULO:

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ESQUEMAS DE LÁMPARAS DE DESCARGA

ESQUEMAS DE INSTALACIÓN DE LAMPARAS DE DESCARGA

LÁMPARA DE VAPOR DE MERCURIO HPL - 80W

LÁMPARA DE VAPOR DE SODIO SON - 70W INSTALACIONES ELÉCTRICAS

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LECTURA DE PLANOS

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TITULO :INSTALACIÓN DE LÁMPARAS FLUORESCENTES

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INSTALACION DE LAMPARA FLUORESCENTE CONTROLADA CON INTERRUPTOR SIMPLE

L1

L2

INSTALACION DE 2 LAMPARAS FLUORESCENTES CONTROLADAS CON INTERRUPTOR SIMPLE

L1

L2

INSTALACION DE 2 LAMPARAS FLUORESCENTES CONTROLADAS CON INTERRUPTOR DOBLE

L1

L2

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

LECTURA DE PLANOS

Página

TITULO:INSTALACIÓN DE LÁMPARAS FLUORESCENTES

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INSTALACION DE LAMPARA FLUORESCENTE CONTROLADA CON INTERRUPTOR SIMPLE Y CONDENSADOR

L1

C

L2

INSTALACION DE 3 LAMPARAS FLUORESCENTES CONTROLADAS CON INTERRUPTOR BIPOLAR

L1

L2

INSTALACION DE LAMPARAS FLUORESCENTES CONECTADAS EN SERIE

20 W

40 W

L2

S-2

L1

20 W

S-2

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OPERACION:CONECTAR

ELEMENTOS AUXILIARES

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Operación que tiene como finalidad conectar correctamente los elementos auxiliares para el funcionamiento de las lámparas de descarga

PROCESO DE EJECUCION CASO I LÁMPARAS FLUORESCENTES 1.

Habilite elementos auxiliares • Identificando la ubicación de cada uno de ellos

2. Conecte elementos auxiliares • Observando previamente el diagrama de conexión • Empalmando las líneas de entrada a los bornes correspondientes

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OPERACION:

CONECTAR ELEMENTOS AUXILIARES

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3. Fije elementos auxiliares • Asegurando el reactor y portalámparas por medio de stove bolt de 5/32” x 1 1/2”

4. Fije arrancador • Introduciendo las clavijas a la entrada del porta arrancador y girando en sentido horario

5. Fije lámpara fluorescente • Introduciendo las clavijas de la lámpara a los agujeros de la base de los portalámparas • Girando para asegurar un buen contacto eléctrico

OBSERVACION Debe tener cuidado al introducir los tubos, las clavijas pueden doblarse o romperse

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OPERACION:

CONECTAR ELEMENTOS AUXILIARES

6. Pruebe funcionamiento • Alimentando la tensión de servicio al circuito y accionando el interruptor 7. Coloque protector de lámpara • Haciendo presión hasta que quede fijo CASO B LAMPARA DE VAPOR DE SODIO O MERCURIO 1. Abra cubierta de luminaria • Destornillando el seguro de la cubierta • Identificando la ubicación de cada uno de los elementos auxiliares 2. Conecte elementos auxiliares (balasto, condensador y portalámpara) • Observando previamente el diagrama de conexión • Empalmando el circuito a los bornes de conexión de la salida exterior

3. Fije elementos auxiliares • Ajustando los tornillos de acuerdo a la ubicación de cada elemento

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OPERACION:

CONECTAR ELEMENTOS AUXILIARES

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4. Coloque lámpara de descarga • Ayudándose con una franela • Asegurándose al soporte del portalámpara

5. Pruebe funcionamiento • Alimentando la tensión de servicio al circuito

OBSERVACION Tener la precaución necesaria al fijar la lámpara de descarga para evitar su deterioro.

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