SÉLECCIÓN DE LAS FUENTES DE LUZ

SÉLECCIÓN DE LAS FUENTES DE LUZ
En la selección de fuentes de luz el diseñador ha de optar, ponderando la
importancia relativa, para el proyecto considerado de los siguientes factores :
 Vida de la lámpara
 Rendimiento lumen / vatio
 Reproducción de color
 Costo
 Dimensiones
 Flujo luminoso
La evaluación conjunta de estas características y su ponderación, de
acuerdo a la situación específica a solucionar, son las que pueden
permitirnos elegir las alternativas de fuentes de luz más adecuadas a
utilizar.
A continuación damos una breve descripción de los factores mencionados y
ejemplificamos para aclarar su incidencia en el proyecto lumínico.
VIDA DE LA LÁMPARA
Podemos definir al referirnos este punto a :
VIDA PROMEDIO como el número de horas en que un grupo significativo de
lámparas, en condiciones controladas de funcionamiento, alcanza el final de su
vida técnica.
Normalmente, este concepto se aplica para lámparas incandescentes ya que
no aporta datos relativos al comportamiento de la lámpara en este plazo (tasa
de mortalidad y porcentaje de depreciación del flujo luminoso)
VIDA MEDIA como el número de horas de funcionamiento en que el 50% de
un grupo significativo de lámparas, en condiciones controladas de
funcionamiento, alcanza el final de la vida técnica.
Este concepto incorpora el concepto de PORCENTAJE DE FALLAS que
conjuntamente con la depreciación del flujo luminoso han de definir el de VIDA
ECONÓMICA de las lámparas.
Como Vida Económica se considera generalmente, el punto donde la lámpara
alcanza el 75% u 80% del flujo luminoso inicial. El motivo es que la lámpara
mantiene constante su consumo y a partir de estos valores, la curva de
depreciación se acentúa haciendo menos rentable su mantenimiento y
aumentando la posibilidad de fallas ocasionales.
Los datos proporcionados
por las curvas de depreciación del flujo
luminoso, unidas a las curvas de mortalidad permiten definir para cada uso
particular los valores de la Vida Económica de las fuentes de luz : porcentaje
aceptable de reducción del flujo luminoso y de fallas de lámparas, medidas
como las horas de funcionamiento al cabo de las cuales es conveniente la
reposición total de las lámparas de una instalación.
Aplicación
En el caso de uso de lámparas en exteriores de uso público (o puntos de difícil
acceso) con plazos de funcionamiento promedio de 10 hs .no sería conveniente
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utilizar fuentes de luz de vida promedio inferior a 6000 hs. para evitar un corto
intervalo relativo en los trabajos de mantenimiento.
Con igual período de funcionamiento puede en cambio ser aceptable la
utilización de lámparas de 2000 hs. en instalaciones de funcionamiento
estacional (6 o 7 meses) como pueden ser instalaciones turísticas de verano o
exposiciones.
El creciente interés por el uso de los leds, como fuente de luz se basa
justamente en que su plazo de vida estimado llega a las 60.000 a 70.000 hs.
con depreciaciones de un 30% , además de su eficiencia.
Este concepto es fundamental en instalaciones con un gran número de
unidades que funcionan en forma permanente y con largos períodos de
encendido, en las cuales es posible reducir substancialmente los costos de
mantenimiento por la reposición programada y sistemática , manteniendo la
instalación permanentemente en las mejores condiciones de funcionamiento
(las unidades usadas y en funcionamiento que se retiran, pueden ser
destinadas a la reposición de las fallas eventuales, entre dos períodos de
reposición.
RENDIMIENTO LUMEN / VATIO
En la relación entre el flujo luminoso producido por la lámpara y la energía
consumida para producirla.
En términos efectivos, deberíamos sumar al consumo de lámpara, las pérdidas
que se ocasionen en los equipos necesarios para su funcionamiento (balastos,
transformadores, controladores,)
Normalmente se realiza la especificación en referencia a los valores iniciales
aunque esta relación se comienza a modificar desde el momento mismo de su
instalación y según valores decrecientes que son específicos para cada tipo de
lámpara y fabricante, y que se expresan en un gráfico que relaciona, a partir del
flujo luminoso inicial, las reducciones que se producen en función del tiempo,
para condiciones especificadas de funcionamiento (períodos de encendido,
voltaje de línea, características
eléctricas de los eventuales equipos
auxiliares).
Aplicaciones
Todos los desarrollos que se realizan en el campo de la investigación se
concentran en este punto.
Las lámparas fluorescentes compactas que surgieron en la segunda mitad de
la década del ’70 como respuesta a la crisis de energía, se siguen
perfeccionando y aumentando su variedad y reduciendo su tamaño hasta
alcanzar ya el de las lámparas incandescentes normales.
Esto hace incorrecto el uso de lámparas incandescentes en luminarias de
uso general y difusores, en aplicaciones de funcionamiento continuado o
de largos períodos, cuando existe la posibilidad de ser substituidas por
lámparas fluorescentes compactas que tienen igual flujo luminoso, pero
solo un 25% de su consumo y una duración entre 4 y 8 veces superiores.
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Ejemplo : Una lámpara incandescentes de 100w y una lámpara fluorescente
compacta de 23 w dan flujos luminosos similares, si analizamos los costos
tenemos :
(valores referidos al año 2009)
Lámpara Fluorescente
con equipo integrado
Costo Inicial
U$D
Potencia
Duración
Consumo
Valor Kw / h
23w
7000 hs.
o.o23 kw/h
U$D o.12
Lámpara
Incandescente
5.8
U$D o.48
100 w
1000 hs.
o.1 Kw / h
U$D o.12
Analizando el costo operativo al cabo de las 7000 hs. :
Costo Inicial
Consto Consumo
Reposición de
Lámparas
Costo Operativo
a las 7000 hs. (*)
U$D 5.8
U$D o.48
7000 x o.o23 x o.12 =
U$D 19.32
------------------------
7000 x o.1 x o.12 =
U$D 84
o.43 x 6 =
U$D 2.43
U$D 86.91
U$D 25.12
Ahorro : U$D 61.79
(*)no se incluyen rubros por concepto de trabajos de mantenimiento
(recambio de lámparas en 6 oportunidades para el caso de la
solución con lámparas incandescentes )
Es decir la importante diferencia inicial se revierte por el ahorro en el consumo.
Desde el punto de vista financiero, la operación será más ventajosa cuanto
mayor fuera la intensidad de uso, ya que la ganancia neta se produciría en un
lapso menor de tiempo (caso por ejemplo de servicios como : hoteles,
sanatorios,) que requieren iluminaciones permanentes en zonas internas de
circulación.
La escasez y el creciente costo de la energía han motivado recientemente que
en corto plazo las lámparas incandescentes normales desaparezcan del
mercado.
Ejemplos similares podrían referirse para casos de valores iniciales aún
mayores para el caso en que se trate de puntos de difícil acceso que
representan costos adicionales muy importantes, de implantación, para el
mantenimiento.
Unido a su larga vida, este es el enorme interés puesto en las lámparas de leds
cuyo rendimiento en lúmenes / vatio prácticamente se duplicó en 7 años a
pesar de que su costo mantiene un valor 3 o 4 veces mayor que las lámparas
de igual rendimiento lm / w.
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COLOR
Este punto tiene especial importancia como determinante de diseño, ya que
interviene en forma decisiva en la percepción del espacio iluminado.
Debemos diferenciar en una fuente de luz su capacidad para la
discriminación del color, con la tonalidad.
Desde que vemos la luz que reflejan los objetos, no es posible la percepción de
ningún tono o matiz, que no esté contenido en la luz que lo ilumina.
Las fuentes de luz que mejor reproducen los colores son las que presentan un
aspecto continuo (Sol, lámparas incandescentes, lámparas de xenón).
La capacidad de repoducir los colores se define por el Ìndice de
Reproducción de Color (IRC ó (Ra), que se define por desviación que
presenta una fuente de luz en la apreciación de un conjunto de tonos críticos,
en comparación con la visión de esos mismos colores bajo una fuente patrón
(Indice Ra = 100)
Para realizar trabajos de una adecuada discriminación de color, es
necesario que este índice Ra sea igual o mayor que Ra = 85
La tonalidad se refiere a las característica de apreciación subjetiva de la luz
entre los extremos “frío” o “cálido” de su colaboración.
Apreciamos como “fría” las tonalidades con un predominio de
radiaciones comprendidas entre las bandas de emisión correspondientes
a los tonos amarillo a azul-violeta del espectro.
Apreciamos como “cálidas” las tonalidades con un predominio de
radiaciones comprendidas entre las bandas de emisión
correspondi3entes a los tonos amarillo-naranja a rojo oscuro del
espectro.
La especificación de la tonalidad se realiza comparativamente, reiriéndonos a
la temperatura absoluta (se mide en grados Kelvin :0º + Cero Absoluto) de un
cuerpo negro radiante que produjera la misma tonalidad de luz.
Llamamos CALIDAS a las fuentes de luz con una Temperatura de Color igual
o menor a 3000º K, NEUTRAS a las 4000º K, y FRIAS a las iguales o
mayores de 5000º K.
La aparición reciente, y creciente de las fuentes de luz por leds, posiblemente
origine ajustes en la evaluación de estos parámetros.
Aplicaciones
Si volvemos al concepto básico de que “vemos la luz que reflejan los
objetos” podremos obtener mayor destaque en los objetos utilizando fuentes
de luz con predominancia de emisión en las tonalidades dominantes en los
objetos o superficies que van a ser iluminados (por ejemplo lámparas de
tonalidad cálida en la ambientación de interiores con predominancia de
madera, o en comercios como panaderías, y lámparas de tonalidad neutra o
fría en la iluminación de verduras)
Pero además la preferencia por una tonalidad de luz se liga determinantes más
profundas antropológicas y a asociaciones culturales : lo interior íntimo con los
tonos cálidos (¿fijación primitiva del fuego como primera fuente de luz?), lo
deportivo con los tonos fríos (¿el deporte como una actividad al aire libre bajo
la luz diurna, de tonalidad predominante blanca-fría?)
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Ambas interrogaciones parecen corresponderse con la sensación de molestia
que se produce en ambientes iluminados con elevados niveles de iluminancia
(mayores de 1000 lux) cuando se utilizan lámparas de tonos cálidos (cálido =
fuego), y la ausencia de esta sensación cuando se utilizan lámparas de tono
frío (luz diurna = aire libre)
En un local que se ilumine simultáneamente con luz diurna y luz agregada,
puede ser conveniente por razones estéticas de compatibilidad de la
coloración, que esta última sea de tonalidad fría.
Un proyecto no está en consecuencia completo si no se especifica,
cuando corresponde, la coloración (Temperatura en º Kelvin) y el Indice
de Reproducción de Color (Ra) de la fuente de luz.
DIMENSIONES
Normalmente, los sistemas ópticos se diseñan en función de premisas teóricas
definidas para fuentes puntuales, en consecuencia, los resultados más
ajustados a las previsiones se dan en relación a la disminución del tamaño
efectivo de la fuente de luz (el perfil de un espejo parabólico de revolución
diseñado para una fuente de luz halógena compacta, ubicada en su foco, para
la obtención de un grado elevado de concentración, quedará totalmente
desvirtuado, con la utilización de una lámpara fluorescente compacta ubicada
en el mismo punto, ya que la luz proviene aquí, de todos los puntos de su
envolvente exterior.
Algo similar sucede en el caso de los fluorescentes donde las perfomances de
las lámparas T8 (26 mm de diámetro), son superadas por las lámparas T5 (16
mm de diámetro ).
Pero el caso más paradigmático ha resultado ser el de los leds cuyas
dimensiones no sobrepasan en algunos casos los 3 mm. Esto prácticamente
las convierte en focos puntuales, y permite, además de trabajar con espejos
para lograr la reflexión adecuada de la luz, la utilización de lentes simples o
compuestos, para lograr el mismo fin.
Aplicaciones
Nos referimos aquí igualmente, a las dimensiones del conjunto funcional
(lámpara + artefacto + equipo eléctrico) que pueden ser en algunos casos una
determinante decisiva para lograr un diseño adecuado.
En el caso de la utilización de cielorrasos, existe generalmente más facilidad
para la ubicación de los equipos, ya que los mismos pueden desplazarse
lateralmente y no ser aparentes, sin embargo deben de considerarse
especialmente el efecto generado por calor producido por el conjunto funcional.
Este deberá ser disipado sin que pueda generar condiciones de riesgo para la
inflamabilidad de los materiales o afectar la duración de la propia instalación
provocando el envejecimiento prematuro de la aislación del material eléctrico y
con ello la posibilidad de cortocircuitos (el Poli Vinilo Clorhídrico (PVC), con
constituye el forro aislante más habitual de los conductores, genera a
temperaturas superiores a 90º C compuestos ácidos que oxidan los metales y
producen el endurecimiento y la fragilidad del propio material).
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El calor a disipar está en función inversa al rendimiento lumen /vatio de la
fuente de luz utilizada : una lámpara incandescentes de 100w transforma en
luz solo 10w, los 90w restantes se transforman en calor.
El efecto de la temperatura puede hacerse directamente visible por el hollín
generado en el pasaje de partículas de polvo (en suspensión en el aire),
llevadas por corrientes de convección hasta las elevadas temperaturas sobre el
bulbo de la lámpara (una incandescente de 100w puede llegar a
temperaturas de 250ºC, sobre su ampolla exterior de vidrio), una halógena
de 50w, 12v, a temperaturas mayores de 350ºC).
Esto constituye un problema a considerar también desde el punto de vista
estético.
El problema es crítico cuando se intenta alojar las luminarias en cavidades de
mamposterías sin ventilación (algunas normas fijan un mínimo de 25 mm en
todo el perímetro de la luminaria y de 50 mm. Con relación al punto más alto de
la misma, pero en todo los casos deben de observarse las recomendaciones
del fabricante para la luminaria particular en estudio).
Para el caso de los leds, este fenómeno asociado de la temperatura es también
crítico, dado que operando en condiciones muy similares a los elementos de
Estado Sólido que componen sus equipos de control, las temperaturas de
funcionamiento no deben de superar los 80º C, y en consecuencia, la
disipación de la temperatura propia y del ambiente de instalación pasa a tener
primera importancia.
Hay además una sensibilidad mayor a los daños generados por las descargas
eléctricas atmosféricas, lo que obliga a una adecuada descarga a tierra de los
elementos.
Todos los elementos mencionados pueden resumirse en términos generales a
un cuadro que deberíamos actualizar siguiendo los avances tecnológicos.
Carlos Galante
[email protected]
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