Introducción de Sistema Hidroneumático •
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Un siste sistema ma hidro hidroneu neumá mátic tico o consta consta de una electr electrob obom omba, ba, tanque hidroneumático y accesorios: válvula de pie, cargador de aire(si el tanque no es presurizado), presostato, interruptor eléctrico para nivel, manómetro) El sistema (tanque y electrobomba) deben ser dime imensi nsionados ados de acuer cuerdo do al cons consum umo o y la pres presió ión n a necesitar Utilidad: cuando se necesita presión en los servicios, y con tanque elevado no se consigue, como almacén de agua a presión !uncionamiento: El sistema traba"a entre una presión m#nima (arranque de la bomba) y una presión má$ima (parada o apagado de la bomba) este arranque y parada lo controla el presostato %a bomba debe tener la capacidad de traba"ar entre este rango de presiones &e llam llama a hidr hidron oneu eumá máti tico co por porque que el tanq tanque ue tien tiene e en su interior aire a presión y agua 'uando hay consumo de agua el tanque pierde agua y su presión presión interna cae hasta la presión m#nima, en este instante el presostato que es un interruptor, activa la bomba y esta entregar entregara a agua al consum consumo o y a la vez carga carga al tanque, tanque, y el sist sistem ema a leva levant nta a pres presió ión n hasta asta que que en el tanq tanque ue sea sea la má$ima, y en este instante el presostato abre el circuito eléctrico y la bomba se detiene El ciclo se repite 'uando el agua está en contacto con el aire, la masa de aire se pierde porque el agua la saca en pequeas cantidades y para reponerle e$isten unos accesorios llamados cargadores de aire (los hay para tanques de ***lt y presiones de bar) +ctualmente hay tanques llamados presurizados que tienen una cámara interior de "ebe en donde se almacena el agua, y
entre el tanque y la cámara hay aire a presión, a el agua no está en contacto con el aire, y estos ya no necesitan de cargador de aire
Objetivo: •
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%os equi equipo poss hidr hidron oneu eumá máti tico coss son son sist sistem emas as crea creado doss especi especialm alment ente e para para los sistem sistemas as de abaste abastecim cimien iento to y distribución de agua Estos se emplean principalmente en edi-cios e instalaciones con el ob"etivo de evitar la construcción de tanques elevados %os equipos hidroneumáticos son una de las opciones más e-cientes y versátiles en el tratamiento de aguas Estos .uncionan con la colocación de un sistema parcial de tanques/ los cuales son rellenados con aire y sometid tido a presió esión n Este ste sis sistema ema logra gra que la red hidrá hidráuli ulica ca obten obtenga ga una una presi presión ón establ estable e me"or me"oran ando do las las .unciones de los -ltros, regaderas y lavadoras + su vez, los equipos hidroneumáticos ayudan a evitar que se acumule sarro en las tuber#as, esto gracias al 0u"o moderado a ba"as velocidades %os sistemas hidroneumáticos no requieren de una red hidráulica ni de tanques, por lo cual se evita un problema con la humedad en paredes, .achadas y techos
entre el tanque y la cámara hay aire a presión, a el agua no está en contacto con el aire, y estos ya no necesitan de cargador de aire
Objetivo: •
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%os equi equipo poss hidr hidron oneu eumá máti tico coss son son sist sistem emas as crea creado doss especi especialm alment ente e para para los sistem sistemas as de abaste abastecim cimien iento to y distribución de agua Estos se emplean principalmente en edi-cios e instalaciones con el ob"etivo de evitar la construcción de tanques elevados %os equipos hidroneumáticos son una de las opciones más e-cientes y versátiles en el tratamiento de aguas Estos .uncionan con la colocación de un sistema parcial de tanques/ los cuales son rellenados con aire y sometid tido a presió esión n Este ste sis sistema ema logra gra que la red hidrá hidráuli ulica ca obten obtenga ga una una presi presión ón establ estable e me"or me"oran ando do las las .unciones de los -ltros, regaderas y lavadoras + su vez, los equipos hidroneumáticos ayudan a evitar que se acumule sarro en las tuber#as, esto gracias al 0u"o moderado a ba"as velocidades %os sistemas hidroneumáticos no requieren de una red hidráulica ni de tanques, por lo cual se evita un problema con la humedad en paredes, .achadas y techos
SISTEMA HIDRONEUMTI!O Entre los di.erentes sistemas de abastecimiento y distribución de agua en edi-cios e instalaciones, los Equipos 1idroneumáticos han demostrado ser una opción e-ciente y versátil, con grandes venta"as .rente a otros sist sistem emas as// este este sist sistem ema a evit evita a const constru ruir ir tanqu tanques es elevad elevados, os, colocando un sistema de tanques parcialmente llenos con aire a pres presió ión n Esto hace hace que la red hidrá idrául uliica mantenga una presión e$celente, me"orando el .uncio .uncionam namien iento to de lavad lavadora oras, s, -ltro -ltros, s, regad regadera eras, s, llenad llenado o rápido de depósitos en e$cusado, operaciones de 0u$ómetros, riego por aspersión, entre otros/ demostrando as# la importancia de estos sistemas en di.erentes áreas de aplic aplicaci ación ón +s# mismo mismo evita evita la acumu acumulac lación ión de sarr sarro o en tube tuber# r#as as por por 0u"o 0u"o a ba"a ba"ass velo veloci cida dade des s Este Este sist sistem ema a no requiere tanques ni red hidráulica de distribución en las azoteas de los edi-cios (evitando problemas problemas de humedades por .ugas en la red) que dan tan mal aspecto a las .achadas y quedando este espacio libre para di.erentes usos
"ENTA#AS $ DES"ENTA#AS DE% TAN&UE HIDRONEUMATI!O "ENTA#AS: &on menos costosas y más .áciles de instalar 2o necesitan tanque en la parte más alta del edi-cio
DES"ENTA#AS 'on bombas de una sola etapa (como las que se
consiguen com3nmente), la presión de operación var#a entre * 4 56 psi (78 4 895 bar), esto limita la altura má$ima a la que puede subir el agua %a variación de presión causa también variaciones en el
0u"o de gua esto resulta molesto cuándo se tienen aparatos que necesitan .uncionar con presión constante de agua Un cale.ón de gas por e"emplo da 0uctuaciones de temperatura cuando var#a la presión El punto de partida para calcular el volumen del tanque
es calcular el consumo a plena carga durante por e"emplo un minuto, con este dato se averigua al vendedor la capacidad del tanque y de la bomba
TI'S 'uando el tanque se llena completamente de aire o de
agua de"a de haber agua en el sistema, el remedio aqu# es desconectar todos los acoples que se unen al tanque, vaciarlo completamente si contiene agua, y montarlo nuevamente, y listo el sistema volverá a la normalidad con solo prender la bomba
(!OMO )UN!IONA UNA HIDROS)ERA O TAN&UE HIDRONEUMTI!O* 'ARTES: 8 lobo o membrana para el aire 5 ;álvula ob3s para carga de aire < Envoltura metálica 7 'one$ión a red de agua
'ARA METER AIRE: 8 =otor parado ri.o abierto %lave de entrada cerrada
5 =etemos aire con un compresor por la válvula ob3s hasta el má$imo que indique la etiqueta (por e"emplo 5 bares, la m#a) 'ada hidros.era, y dependiendo para la potencia caudal, etc>lleva una carga distinta < 'onectamos motor, el agua empieza a entrar y puesto que la presión la taramos a más presión (en mi caso 7?6 bares) 7 Una vez que llega al má$imo el motor se para 6 &i abrimos un gri.o el agua empieza a salir con la má$ima presión y va ba"ando hasta la que tiene de aire (5 bares), pero el motor empezará a .uncionar antes, pues la m#nima es de 5?6 %a presión del aire, y la presión que mete el motor estará, siempre @compensándoseA, y =ás o menos, echará otra vez a .uncionar>y otra vez a empezar y repetir el ciclo •
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&i se observa la presión del agua y el tiempo es superior siempre que hay aire Esta es la .orma correcta, sin embargo una vez abierto el gri.o y sin aire, el motor empezará a .uncionar apenas haya un poco de consumo Bara meterle aire
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Bara cambiar
la
membrana
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eneralmente al cabo del tiempo, al o$idarse por dentro, se suele picar, y ya no merece la pena cambiar la membrana, sino que se cambia toda la hidros.era
)UN!I+N Bor lo general los sistemas hidroneumáticos se basan en el principio de elasticidad y comprensibilidad del aire, el cual habla de que cuando el aire es sometido a cierta presión, traba"a de la siguiente .orma:
El agua almacenada es retenida en un tanque de almacenamiento, para posteriormente ser impulsada a un recipiente a presión, cuando esta entra aumenta el nivel del agua comprimiendo el aire, cuando se llega a una cierta presión se produce una seal a la bomba y tanque que inhabilita su capacidad de abastecer la red Bara la elaboración de un sistema hidroneumático es necesario contar con los siguientes componentes: •
Canque de presión
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Dombas (acorde a la necesidad de la red)
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nterruptor eléctrico
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%ames de purga para el drena"e en las tuber#as
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=anómetro
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;álvulas de seguridad
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;álvulas de retención
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'one$iones 0e$ibles
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Fispositivos de control automático
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nterruptores de presión
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Cablero de control y potencia de motores
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Fispositivo de drena"e de tanque
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'ompresores
!OM'ONENTES DE% SISTEMA HIDRONEUMTI!O Un sistema hidroneumático debe estar constituido por los siguientes componentes: •
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Un tanque de presión: 'onsta de un ori-cio de entrada y uno de salida para el agua (en este se debe mantener un sello de agua para evitar la entrada de aire en la red de distribución), y otro para la inyección de aire en caso de que este .alte Un n3mero de bombas acorde con las e$igencias de la red (Una o dos en caso de viviendas uni.amiliares y dos o más para edi-caciones mayores) nterruptor eléctrico para detener el .uncionamiento del sistema, en caso de .altar agua en el estanque ba"o %laves de purga en las tuber#as de drena"e ;álvula de retención en cada una de las tuber#as de descarga de las bombas al estanque hidroneumático 'one$iones 0e$ibles para absorber las vibraciones %laves de paso entre la bomba y el equipo hidroneumático/ entre este y el sistema de distribución =anómetro ;álvulas de seguridad Fispositivo para control automático de la relación aireGagua (Buede suprimirse en caso de viviendas uni.amiliares) nterruptores de presión para arranque a presión m#nima y parada a presión má$ima, arranque aditivo de la bomba en turno y control del compresor ndicador e$terior de los niveles en el tanque de presión (Buede suprimirse en caso de viviendas uni.amiliares)
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Cablero de potencia y control de motores(Buede suprimirse en caso de viviendas uni.amiliares) Fispositivo de drena"e del tanque hidroneumático y su correspondiente llave de paso 'ompresor u otro mecanismo que reponga el aire perdido en el tanque hidroneumático
%AS ,OM,AS •
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'uando se selecciona el tipo o tamao de bomba, se debe tener en cuenta que la bomba por si sola debe ser capaz de abastecer la demanda má$ima dentro de los rangos de presiones y caudales, e$istiendo siempre una bomba adicional para alternancia con la (o las) otra (u otras) y cubrir entre todas, por lo menos el 87*H de la demanda má$ima probable +demás debe traba"ar por lo menos contra una carga igual a la presión má$ima del tanque 'uando se dimensiona un tanque se debe considerar la .recuencia del n3mero de arranques del motor en la bomba, llamados 'iclos de Dombeo &i el tanque es demasiado pequeo, la demanda de distribución normal e$traerá el agua 3til del tanque rápidamente y los arranques de las bombas serán demasiado .recuentes, lo que causar#a una desgaste innecesario de la bomba y un consumo e$cesivo de potencia El punto en que ocurre el n3mero má$imo de arranques, es cuando el caudal de demanda de la red alcanza el 6*H de la capacidad de la bomba En este punto el tiempo que .uncionan las bombas iguala al tiempo en que están detenidas &i la demanda es mayor del 6*H, el tiempo de .uncionamiento será más largo/ cuando la bomba se detenga, la demanda aumentada e$traerá el agua 3til del tanque más rápidamente %a potencia de la bomba puede calcularse, de la siguiente manera:
Q HP=
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β
( )∗ l s
H ( m)
∗n / 100
75
Fonde: .uerza cálculos
1B: Botencia de la bomba en caballos de I: 'apacidad de la bomba n: E-ciencia de la bomba, Bara e.ectos de teóricos se supone de un *H
TAN&UE A 'RESI+N %as dimensiones del tanque a presión, se escogen tomando en cuenta como parámetros de cálculo, el caudal de bombeo (Ib), los ciclos por hora (U), y las presiones de operación El procedimiento de selección es el siguiente: a) Feterminación del tipo de ciclo de bombeo: (Cc) Jepresenta el tiempo transcurrido entre dos arranques consecutivos de las bombas, y se e$presa as#: Tc =
1 hora
U
b) 'álculo del porcenta"e del volumen 3til (H ;u): Jepresenta la relación entre el volumen utilizable y el volumen total del tanque, y se podrá calcular a través de: P máx− P min V u =90∗( ) Pmáx
c) 'álculo del ;olumen del Canque (;t):
V t =
V u %V u / 100
Ejem-.o %a di.erencial entre las presiones en un tanque hidroneumático es de 5* librasGpulga5 con un sello permanente &K
C =
C =
∆P P2
20 40 x 14.7
=0 .366
Bor lo tanto: W =
W =
C (100− S ) C + 1
(
−3 )
0.366 100 0.366
+1
=26
Bara calcular la capacidad del tanque de presión en litros, se aplica la .ormula siguiente: T =
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CmPu ( litros ) 4 W
Fonde: C: capacidad del tanque en litros '=: ciclos de traba"o de la bomba por cada hora BU: capacidad de la bomba en litros Gminuto M: abatimiento de agua del tanque en H
&upóngase que se tiene una bomba con una capacidad de 86** litrosGminuto y el valor de M es el correspondiente al e"emplo (M K 5H) &i el ciclo de traba"o es 'm K 6 ciclos G hora T =
CmPu 4 W
T =
5 x 1500 4 x 0.26
=7211.54 litros
INTRODU!!I+N DE I%UMINA!I+N I%UMINA!I+N %a luz es el elemento que determina la visión de las cosas &in ella vivir#amos en un mundo de total oscuridad y las cara caract cter er#s #sti tica cass de los los ob"e ob"eto toss nos nos lleg llegar ar#a #an n por por medi medio o de sentidos distintos al de la vista, como el tacto, el o#do, el gusto o el ol.ato %o que nuestros o"os perciben no es más que luz que se re0e"a en los ob"e b"etos que nos nos rodea dean, y lle llega hasta sta nosot osotrros permitiéndonos dis.rutar de la .orma, el color y la te$tura de las cosas &eg3n sea la cantidad y la calidad de la luz que incida sobre un ob"eto determinado, éste se nos presentará ba"o una u otra apariencia, color o caracter#stica
+ la hora de iluminar un espacio deberemos tener en cuenta varios aspectos relacionados con las caracter#sticas de las .uen .uente tess ilum ilumin inan ante tess como como son son la disp disper ersi sión ón de la luz, luz, su dirección, su intensidad y el color
(&U/ ES UNA I%UMINARIA* I%UMINARIA* Una luminaria representa en s# un completo sistema de
iluminación Una
luminaria consiste de un cuerpo o ca"a, portalámparas, lámparas (en ocasiones un balasto o un trans trans.or .ormad mador) or)y y el sistem sistema a óptico óptico:: compue compuesto sto por por el re0ector, y seg3n el caso espe"os, louvers o di.usores para controlar el deslumbramiento
SISTEMAS DE I%UMINA!I+N &on seis los sistemas para iluminar una habitación, de-nidos en base a la cantidad de luz directa, indirecta, di.usa o una comb combin inac ació ión n de ésta éstas, s, que que lleg llega a al ambi ambien ente te o área área en parti particul cular ar En la decor decoraci ación ón de interi interior ores es puede puede utili utilizar zarse se
cualquiera de estos sistemas, ya sea uno solo o varios en un mismo espacio
I.uminación Directa: El 0u"o de la luz se dirige casi completo y directamente sobre la zona a iluminar 'on este sistema se aprovecha entre un N* y un 8** H de la luz &e trata de una luz que generalmente está dada por pantallas colgantes o apliques en paredes, sin di.usor entre la lamparita y la zona iluminada %as sombras que se producen son duras e intensas %os contrastes entre luz y sombras deben estar armonizados o calculados para no provocar un e.ecto violento
I.uminación Indirecta: El N* a 8** H de la luz se dirige hacia el techo y se distribuye luego en el ambiente por re.racción &e utilizan aparatos que en su parte in.erior están cerrados y el 0u"o lum#nico se dirige hacia arriba sin di.usor Broduce un ambiente agradable, con una luz suave y sin sombras 'onviene que el techo esté pintado en colores claros
I.uminación Semi0Directa: Es una iluminación directa pero con un di.usor o vidrio traslucido entre la lamparita y la zona a iluminar, que hace que entre un 8* a 7* H de la luz llegue a la super-cie u ob"etos procedentes de un re0e"o previo en las paredes %as sombras que se crean no son tan duras y la posibilidad de deslumbramiento es menor
%uminarias directa0indirectas: Es una iluminación donde la luz es distribuida en el mismo porcenta"e tanto hacia arriba como hacia aba"o, que hace que entre un 7* 4 *H de esta
I.uminación Semi0Indirecta: Es una iluminación que en su parte in.erior ilumina con un di.usor sobre la zona a iluminar (como en la iluminación semiO directa) y por arriba env#a luz al techo sin di.usor (como en la iluminación indirecta) &e utilizan lámparas di.usas en el borde in.erior pero abiertas en la parte de arriba enera un e.ecto grato sin deslumbramientos y con sombras suaves
I.uminación Di1usa o Mi2ta: En este tipo de iluminación el 6* H de la luz se dirige di.usa hacia el techo, y de all# es re0e"ada, y el otro 6* H se dirige di.usa hacia la zona a iluminar Una bocha de vidrio blanco, por e"emplo, es un tipo de iluminación di.usa/ env#a el 0u"o de luz a toda la habitación pero di.uminado +qu# no hay sombras y se produce una luz agradable pero poco decorativa ya que no se destacan ni sobresalen las .ormas
Ptra clasi-cación posible es atendiendo al n3mero de planos de simetr#a que tenga el sólido .otométrico +s#, podemos tener luminarias con simetr#a de revolución que tienen in-nitos planos de simetr#a y por tanto nos basta con uno de ellos para conocer lo que pasa en el resto de planos (por e"emplo un proyector o una lámpara tipo globo), con dos planos de simetr#a (transversal y longitudinal) como los 0uorescentes y con un plano de simetr#a (el longitudinal) como ocurre en las luminarias de alumbrado viario
%uminaria con in3nitos -.anos de simetr4a
%uminaria con dos planos de simetr#a
%uminaria con un plano de simetr#a
Bara las luminarias destinadas al alumbrado p3blico se utilizan otras clasi-caciones.
!%ASI)I!A!I+N SE56N %AS !ARA!TER7STI!AS ME!NI!AS DE %A %M'ARA %as luminarias se clasi-can seg3n el grado de protección contra el polvo, los l#quidos y los golpes En estas clasi-caciones, seg3n las normas nacionales (U2E 5*<57) e internacionales, las luminarias se designan por las letras B seguidas de tres d#gitos El primer n3mero va de * (sin protección) a (má$ima protección) e indica la protección contra la entrada de polvo y cuerpos sólidos en la luminaria El segundo va de * a Q e indica el grado de protección contra la penetración de l#quidos Bor 3ltimo, el tercero da el grado de resistencia a los choques
!%ASI)I!A!I+N SE56N %AS !ARA!TER7STI!AS E%/!TRI!AS DE %A %M'ARA &eg3n el grado de protección eléctrica que o.rezcan las luminarias se dividen en cuatro clases (*, , , ) !.ase
'rotección e.8ctrica
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+islamiento normal sin toma de tierra
I
+islamiento normal y toma de tierra
II
Foble aislamiento sin toma de tierra
II
%uminarias para conectar a circuitos de muy ba"a tensión, sin otros circuitos internos o e$ternos que operen a otras tensiones distintas a la mencionada .
Otras c.asi3caciones Otras clasificaciones posibles son según la aplicación a la que esté destinada la luminaria (alumbrado viario, alumbrado peatonal, proyección, industrial, comercial, oficinas, doméstico...) o según el tipo de lámparas empleado (para lámparas incandescentes o fluorescentes).
)UENTES DE %U %as .uentes de luz eléctrica que podemos encontrar son tres: incandescentes de -lamento, incandescentes halógenas y de descarga Esta división es importante ya que la .uente de luz in0uye directamente en la manera de percibir los colores
%M'ARAS IN!ANDES!ENTES DE )I%AMENTO:
%as lámparas incandescentes de -lamento son aquellas que al atravesar la corriente por un -lamento de alambre de tungsteno, lo calienta hasta ponerlo incandescente, aprovechando la energ#a luminosa que desprende &e trata de las clásicas bombitas que se utilizan en nuestros hogares Esta luz intensi-ca los colores cálidos y aten3a los .r#os %as variedades son muchas: luz clara (la clásica bombita transparente), blanca, de colores, en di.erentes tonos, luz d#a (similar a la luz natural), repelente (para insectos) o re0ectoras +ctualmente se considera poco e-ciente, ya que el Q6 H de la electricidad que consume la trans.orma en calor y solo el 86 H restante en luz
%M'ARAS IN!ANDES!ENTES HA%+5ENAS:
Es una variante de la lámpara incandescente, la que el gas inerte se sustituye por un gas halógeno y el vidrio por un compuesto de cuarzo, que soporta mucho me"or el calor (lo que permite lámparas de tamao mucho menor, para potencias altas) y el -lamento y los gases se encuentran en equilibrio qu#mico, me"orando el rendimiento del -lamento y aumentando su vida 3til Estos cambios hacen que las lámparas incandescentes tengan una luz más clara y brillante, y con una mayor vida 3til que las de -lamento Este tipo de luz vuelve más vivos los colores y realza los ob"etos de cristal y los de plata Bor e"emplo, las dicroicas son ideales para espacios chicos, ya que su luminosidad tiende a agrandar ambientes
en
!ARA!TER7STI!AS DE UNA %M'ARA IN!ANDES!ENTE Entre los parámetros que sirven para de-nir una lámpara tenemos las caracter#sticas .otométricas: la intensidad luminosa, el 0u"o luminoso y el rendimiento o e-ciencia +demás de estas, e$isten otros que nos in.orman sobre la calidad de la reproducción de los colores y los parámetros de duración de las lámparas
!ARA!TER7STI!AS !ROMTI!AS %a Tem-eratura De !o.or: hace re.erencia al color de la .uente luminosa &u valor coincide con la temperatura a la que un cuerpo negro tiene una apariencia de color similar a la de la .uente considerada Esto se debe a que sus espectros electromagnéticos respectivos tienen una distribución espectral similar 'onviene aclarar que los conceptos temperatura de color y temperatura de -lamento son di.erentes y no tienen por qué coincidir sus valores
E. rendimiento en co.or: por contra, hace re.erencia a cómo se ven los colores de los ob"etos iluminados 2uestra e$periencia nos indica que los ob"etos iluminados por un 0uorescente no se ven del mismo tono que aquellos iluminados por bombillas En el primer caso destacan más los tonos azules mientras que en el segundo lo hacen los ro"os Esto se debe a que la luz emitida por cada una de estas lámparas tiene un alto porcenta"e de radiaciones
monocromáticas de color azul o ro"o
%U DE DES!AR5A:
%as lámparas de descarga constituyen una .orma alternativa de producir luz de una manera más e-ciente y económica que las lámparas incandescentes Bor eso, su uso está tan e$tendido hoy en d#a %a luz emitida se consigue por e$citación de un gas sometido a descargas eléctricas entre dos electrodos &eg3n el gas contenido en la lámpara y la presión a la que esté sometido tendremos di.erentes tipos de lámparas, cada una de ellas con sus propias caracter#sticas luminosas %as lámparas de descarga son aquellas en las que se aprovecha la luminiscencia producida por una descarga eléctrica en una atmós.era gaseosa %a más conocida en decoración de interiores es la luz 0uorescente %os tubos de luz 0uorescente, tanto rectos como tubulares, y las lámparas 0uorescentes, vienen en luz cálida y luz .r#a (esta 3ltima similar a la luz de d#a)
E;ISTEN DI)ERENTES TI'OS DE %M'ARAS: %AS &UE !ONTIENEN UN 5AS HA%+5ENO EN SU INTERIOR $ %AS &UE NO %O !ONTIENEN: %ám-aras de va-or de mercurio: ,aja -resión %ám-aras a.o?enuros metá.icos %ám-aras de va-or de sodio: %ám-aras de va-or de sodio a baja -resión %ám-aras de va-or de sodio a a.ta -resión
%M'ARAS )%UORES!ENTES &on lámparas de descarga de ba"a presión en .orma de tubo, rellenas en su interior de vapor de mercurio + través de la descarga eléctrica, se emite una radiación U; invisible que se convierte en luz gracias al polvo 0uorescente %a radiación ultravioleta generada por la descarga de mercurio se convierte en luz visible por los 0uorescentes que se encuentran en la pared interior del depósito de descarga =ediante distintos 0uorescentes se consiguen una serie de colores de luz y distintas calidades de reproducción cromática
"ENTA#AS 'onsumo de corriente hasta tres veces menor que la de
una lámpara incandescente %os colores son más -eles al color real %a emisión de luz es de 7 a veces mayor que la de una lámpara incandescente de la misma potencia Brovee una luz más uni.orme y menos deslumbrante, porque el área de iluminación es mayor 'alentamiento reducido Furación promedio de vida es de 96** horas en condiciones normales
DATO: %a lámpara 0uorescente está compuesta de un tubo de
vidrio que está revestido por su parte interior con una sustancia 0uorescente Fentro del tubo hay gases y vapor de mercurio a ba"a presión Este tubo tiene, en sus dos e$tremos, un -lamento y un electrodo sensor
%M'ARAS )%UORES!ENTES TU,U%ARES &on lámparas de vapor de mercurio a ba"a presión de elevada e-cacia y vida %as cualidades de color y su ba"a luminancia las hacen idóneas para interiores de altura reducida %as más usadas hoy en d#a son las CQ (5 mm de diámetro), y se han desarrollado las C6 (8 mm de diámetro) que sólo .uncionan con equipo au$iliar electrónico Esto, "unto a su menor diámetro les proporciona una alta e-cacia luminosa, que puede alcanzar hasta 8*7 lmGM
%M'ARAS )%UORES!ENTES !OM'A!TAS
%a lámpara 0uorescente compacta (%!') es un tipo de lámpara que aprovecha la tecnolog#a de los tradicionales tubos 0uorescentes para hacer lámparas de menor tamao que puedan sustituir a las lámparas incandescentes con pocos cambios en la armadura de instalación y con menor consumo %a luminosidad emitida por un 0uorescente depende de la super-cie emisora, por lo que este tipo de lámparas aumentan su super-cie doblando o enrollando el tubo de di.erentes maneras Ptras me"oras en la tecnolog#a 0uorescente han permitido asimismo aumentar el rendimiento luminoso desde los 7*O6* lmGM hasta los Q* lmGM Cambién la sustitución de los antiguos balastros electromagnéticos por balastros electrónicos ha permitido reducir el peso y el caracter#stico parpadeo de los 0uorescentes tradicionales En comparación con las lámparas incandescentes, las %!' tienen una vida 3til más larga y consumen menos energ#a eléctrica para producir la misma cantidad de luz 'omo desventa"as, muchas de ellas no alcanzan su má$imo brillo de .orma inmediata y es más problemático deshacerse de las vie"as, pues hay que llevarlas a lugares espec#-cos, ya que contienen residuos tó$icos
%M'ARAS DE "A'OR DE MER!URIO A A%TA 'RESI+N •
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%as lámparas de vapor de mercurio de presión consisten en un tubo de descarga de cuarzo relleno de vapor de mercurio, el cual tiene dos electrodos principales y uno au$iliar para .acilitar el arranque + medida que aumentamos presión del vapor de mercurio en el interior del tubo descarga, la radiación ultravioleta caracter#stica de la lámpara a presión pierde importancia a las emisiones en la zona visible (violeta de 7*79 nm, azul 7<6Q nm, verde 678 nm y amarillo 69N nm)
alta
la de ba"a respecto
En estas condiciones la luz emitida, de color azul verdoso, no contiene radiaciones ro"as Bara resolver este problema se acostumbra a aadir sustancias 0uorescentes que emitan en esta zona del espectro Fe esta manera se me"oran las caracter#sticas cromáticas de la lámpara %a temperatura de color se mueve entre <6** y 76** R con #ndices de rendimiento en color de 7* a 76 normalmente %a vida 3til, teniendo en cuenta la depreciación se establece en unas Q*** horas %a e-cacia oscila entre 7* y * lmGM y aumenta con la potencia, aunque para una misma potencia es posible incrementar la e-cacia aadiendo un recubrimiento de polvos .os.orescentes que conviertan la luz ultravioleta en visible
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Bara su operación las lámparas de vapor de mercurio requieren de un balastro, a e$cepción de las llamadas lámparas mezcladoras Una de las caracter#sticas de estas lámparas es que tienen una vida 3til muy larga, ya que rinde las 56*** horas de vida aunque la depreciación lum#nica es considerable E$isten casos en los que en este tipo de lámparas los polvos 0uorescentes han desaparecido por el paso de muchos aos y sin embargo la lámpara contin3a encendida Estas lámparas han sido usadas principalmente para iluminar avenidas principales, carreteras, autopistas, parques, naves industriales y lugares poco accesibles ya que el periodo de mantenimiento es muy largo
%M'ARAS ME!%ADORAS
&on una combinación de una lámpara de mercurio a alta presión con una lámpara incandescente y habitualmente, un recubrimiento .os.orescente El resultado de esta mezcla es la superposición, al espectro del mercurio, del espectro continuo caracter#stico de la lámpara incandescente y las radiaciones ro"as provenientes de la .os.orescencia Estas lámparas o.recen una buena reproducción del color con un rendimiento en color de * y una temperatura de color de <** R %a
duración viene limitada por el tiempo de vida del -lamento que es la principal causa de .allo Jespecto a la depreciación del 0u"o hay que considerar dos causas Bor un lado tenemos el ennegrecimiento de la ampolla por culpa del Sol.ramio evaporado y por otro la pérdida de e-cacia de los polvos .os.orescentes En general, la vida media se sit3a en torno a las *** horas •
Una
particularidad de estas lámparas es que no necesitan balasto ya que el propio -lamento act3a como estabilizador de la corriente Esto las hace adecuadas para sustituir las lámparas incandescentes sin necesidad de modi-car las instalaciones
%M'ARAS DE HA%O5ENUROS MET%I!OS
&i aadimos en el tubo de descarga yoduros metálicos (sodio, talio, indio) se consigue me"orar considerablemente la capacidad de reproducir el color de la lámpara de vapor de mercurio/ además de me"orar la e-cacia &u uso está muy e$tendido y es muy variado, por e"emplo, en alumbrado p3blico, comercial, de .achadas, monumentos, etc una de estas sustancias aporta nuevas l#neas espectro (por e"emplo amarillo el verde el talio y ro"o y azul el indio)
'ada al sodio,
%os resultados de estas aportaciones son una temperatura de color de <*** a *** R dependiendo de los yoduros aadidos y un rendimiento del color de entre 6 y Q6 %a e-ciencia de estas lámparas ronda entre los * y N lmGM y su vida media es de unas 8**** horas Cienen un periodo de encendido de unos diez minutos, que es el tiempo necesario hasta que se estabiliza la descarga Bara su .uncionamiento es necesario un dispositivo especial de encendido, puesto que las tensiones de arranque son muy elevadas (86**O6*** ;) •
%as e$celentes prestaciones cromáticas la hacen adecuada entre otras para la iluminación de
instalaciones deportivas, para retransmisiones de C;, estudios de cine, proyectores, etc
%M'ARAS DE HA%O5ENUROS MET%I!OS !ERMI!OS
'ombinan la tecnolog#a de las lámparas de halogenuros metálicos con la tecnolog#a de las lámparas de sodio de alta presión (quemador cerámico) El tubo de descarga cerámico, .rente al cuarzo de los halogenuros metálicos convencionales, permite operar a temperaturas más altas y aumenta la vida 3til (1asta 86*** horas)
%M'ARAS DE "A'OR DE SODIO A ,A#A 'RESI+N
En estas lámparas se origina la descarga eléctrica en un tubo de vapor de sodio a ba"a presión produciéndose una radiación prácticamente monocromática %a descarga eléctrica en un tubo con vapor de sodio a ba"a presión produce una radiación monocromática caracter#stica .ormada por dos rayas en el espectro (6QN nm y 6QN nm) muy pró$imas entre s# %a radiación emitida, de color amarillo, está muy pró$ima al má$imo de sensibilidad del o"o humano (666 nm) Bor ello, la e-cacia de estas lámparas es muy elevada (entre 8* y 8Q* lmGM) Ptras venta"as que o.rece es que permite una gran comodidad y agudeza visual, además de una buena percepción de contrastes Bor contra, su monocromatismo hace que la reproducción de colores y el rendimiento en color sean muy malos haciendo imposible distinguir los colores de los ob"etos
• •
+ctualmente son las más e-caces del mercado, es decir las de menor consumo eléctrico/ sin embargo su uso está limitado a aplicaciones en las que el color de la luz (amarillento en este caso) no sea relevante como son autopistas, t3neles, áreas industriales
%M'ARAS DE "A'OR DE SODIO A A%TA 'RESI+N
%as lámparas de vapor de sodio a alta presión tienen una distribución espectral que abarca casi todo el espectro visible proporcionando una luz blanca dorada mucho más agradable que la proporcionada por las lámparas de ba"a presión
%as consecuencias de esto es que rendimiento en color (CcolorK 58** capacidad para reproducir los colores mucho me"ores que la de las lámparas a ba"a presión (J' K 56, hay modelos de 6 y Q*) 2o obstante, esto se consigue a base de sacri-car e-cacia/ aunque su valor que ronda los 8<* lmGM sigue siendo alto comparado con los de otros lámparas
•
•
•
Esta lámparas me"oran la reproducción cromática de las de ba"a presión, y aunque la e-cacia su valor sigue siendo alto con otros tipos de lámparas
tienen R)
un y
aunque
un valor tipos de
disminuye, comparado
&e encuentran entre las más e-cientes de su categor#a (8<5 lmGM) tan solo superadas por las nuevas lámparas %EF de luz blanca (86* lmGM) E$iste un tipo con mayor nivel de presión denominada &odio Dlanco, que proporciona la mayor reproducción cromática de las lámparas de sodio con e-cacia menor
•
&e emplea en aplicaciones que requieran mayor #ndice de reproducción cromática, como son escaparates de comercios y .achadas de edi-cios, paseos, "ardines, etc
•
•
Este tipo de lámparas tienen muchos usos posibles tanto en iluminación de interiores como de e$teriores +lgunos e"emplos son en iluminación de naves industriales, alumbrado p3blico o iluminación decorativa +ctualmente está creciendo su uso al sustituir a las lámparas de vapor de mercurio, ya que presentan una vida 3til similar con una mayor e-cacia
%ED El %EF es un diodo emisor de luz, es decir, un dispositivo
semiconductor que emite luz cuando circula por la corriente eléctrica/ es un proyector electroluminiscente que emite luz mediante la recombinación de los pares de portadores de carga de un semiconductor %ed deviene de las siglas en inglés %ight Emitting Fiode: Fiodo Emisor de %uz %a luz no se genera a través de un -lamento incandescente sino por electroluminiscencia Esto signi-ca que se liberan .otones (luz) debido a electrones que cambian de nivel de energ#a durante su desplazamiento por el material semiconductor (diodo)
"ENTA#AS:
Elevada resistencia .#sica: elementos 8**H sólidos, resisten
golpes y vibraciones convencionales
mucho
me"or
que
lámparas
=ayor duración, por no depender de que el -lamento se
queme Elevada e-ciencia de conversión de la electricidad entrante
hacia la energ#a luminosa: mientras el rendimiento energético de una bombilla de tungsteno es del 8*H, los diodos %EF aprovechan hasta el N*H 'on el equivalente a una bombilla de tungsteno se pueden
construir apro$imadamente 8* %EFs &i alg3n %EF se rompe es posible reemplazarlo Daratos y .áciles de .abricar %arga vida 3til: 1asta 8***** horas de vida 3til comparado
con Q*** horas de una lámpara convencional Bueden emitir hasta 8 millones de colores distintos 2o emiten radiaciones in.rarro"as yG o ultravioletas =uy
importante para la iluminación de obras de arte, donde habitualmente la radiación deteriora el ob"eto a iluminar 2o e$plotan 2o contaminan ni poseen elementos contaminantes
2o emiten calor, por lo que son muy adecuados iluminar
ob"etos in0amables y ahorrar energ#a necesaria para regular la temperatura ambiental Jesisten bien las variaciones en temperatura por lo cual son
adecuados para iluminación de e$teriores Jeducido tamao: pocos mil#metros c3bicos Elevado tiempo de respuesta: su velocidad de transmisión
permite utilizarlos en los displays al.anuméricos o en aplicaciones de telecomunicación por aire o por -bra óptica !uncionan con corriente continua, por lo que se reducen los
riesgos de manipulación y electrocución por descuido =uy adecuado para aplicaciones en zonas con elevada
a0uencia de p3blico: centros comerciales, discotecas, teatros, discotecas, etc
!RITERIO DE U,I!A!I+N DE %AS %UMINARIAS 'omo criterio práctico a la hora de colocación de las
luminarias de los alumbrados especiales, éstas se colocarán pre.erentemente: En todas las puertas de las salidas de emergencia Bró$imas a las escaleras para que todos los escalones
queden iluminados Bró$imas a los cambios de nivel del suelo Bara iluminar todas las salidas obligatorias y seales de
seguridad Bró$imas todos los cambios de dirección Bró$imas a todas las intersecciones en los pasillos Bró$imas a los equipos de e$tinción de .uego as# como de
puntos de alarma En el e$terior de los edi-cios "unto a las salidas Bró$imas a los puestos de socorro En +scensores y montacargas Escaleras automáticas En todos los aseos y servicios &alas de generadores de motores y salas de control BarTings cubiertos (en todas las salidas y de .orma que
se vean las rutas de evacuación)
(&UE ES E% )%U#O %UMINOSO DE UNA %M'ARA*
E$presa la cantidad total de luz emitida por un segundo en todas las direcciones %a unidad de medida de 0u"o luminoso es el lumen (lm) y este valor lo podemos encontrar en los empaques de estas lámparas
!ARA!TER7STI!AS DE DURA!I+N DE %AS %M'ARAS DE DES!AR5A
1ay dos aspectos básicos que a.ectan a la duración de estas lámparas: @ Es %a De-reciación De. ).ujo:
Este se produce por ennegrecimiento de la super-cie del tubo donde se va depositando el material emisor de electrones que recubre los electrodos En aquellas lámparas
que usan sustancias 0uorescentes otro .actor es la pérdida gradual de la e-cacia de estas sustancias B deterioro de .os com-onentes de .a .ám-ara:
Iue se debe a la degradación de los electrodos por agotamiento del material emisor que los recubre Ptras causas son un cambio gradual de la composición del gas de relleno y las .ugas de gas en lámparas a alta presión TI'O DE %M'ARA !luorescente estándar %uz de mezcla =ercurio a alta presión 1alogenuros metálicos &odio a ba"a presión &odio a alta presión
"IDA 'ROMEDIO CH 856** N*** 56*** 88*** 5<*** 5<***
)A!TORES E;TERNOS &UE IN)%U$EN EN E% )UN!IONAMIENTO %os .actores e$ternos que más in0uyen en el .uncionamiento de la lámpara son la temperatura ambiente y la in0uencia del n3mero de encendidos %as lámparas de descarga son, en general, sensibles a las temperaturas e$teriores Fependiendo de sus caracter#sticas de construcción (tubo desnudo, ampolla e$terior) se verán más o menos a.ectadas en di.erente medida %as lámparas a alta presión, por e"emplo, son sensibles a las ba"as temperaturas en que tienen problemas de arranque Bor contra, la temperatura de traba"o estará limitada por las caracter#sticas térmicas de los componentes (5** ' para el casquillo y entre <6* y 65* ' para la ampolla seg3n el material y tipo de lámpara) %a in0uencia del n3mero 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 .actor
E)I!A!IA +l establecer la e-cacia de este tipo de lámparas hay que di.erenciar entre la e-cacia de la .uente de luz y la de los elementos au$iliares necesarios para su .uncionamiento que depende del .abricante En las lámparas, las pérdidas se centran en dos aspectos: las pérdidas por calor y las pérdidas por radiaciones no visibles (ultravioleta e in.rarro"o) El porcenta"e de cada tipo dependerá de la clase de lámpara con que traba"emos
Dalance energético de una lámpara de descarga
%a e-cacia de las lámparas de descarga oscila entre los 8NO5Q lmGM de las lámparas de luz de mezcla y los 8**O8Q< lmGM de las de sodio a ba"a presión TI'O DE %AM'ARA !luorescentes %uz de mezcla =ercurio a alta presión 1alogenuros metálicos &odio de ba"a presión &odio de alta presión
E)I!A!IA SIN ,A%ASTOC%MF
!ARA!TER7STI!AS !ROMTI!AS Febido a la .orma discontinua del espectro de estas lámparas, la luz emitida es una mezcla de unas pocas radiaciones monocromáticas/ en su mayor parte en la zona ultravioleta (U;) o visible del espectro Esto hace que la reproducción del color no sea muy buena y su rendimiento en color tampoco
E"emplo de espectro de una lámpara de descarga Bara solucionar este problema podemos tratar de completar el espectro con radiaciones de longitudes de onda distintas a las de la lámpara %a primera opción es combinar en una misma lámpara dos .uentes de luz con espectros que se complementen como ocurre en las lámparas de luz de mezcla (incandescencia y descarga) Cambién podemos aumentar la presión del gas Fe esta manera se consigue aumentar la anchura de las l#neas del espectro de manera que .ormen bandas anchas y más pró$imas entre s# Ptra solución es aadir sustancias sólidas al gas, que al vaporizarse emitan radiaciones monocromáticas complementarias Bor 3ltimo, podemos recubrir la pared interna del tubo con una sustancia 0uorescente que conviertan los rayos ultravioletas en radiaciones visibles
!A%!U%O 'ARA I%UMINA!I+N DE INTERIORES 'alcular en .orma e$acta el alumbrado de una zona o área por iluminar es di.#cil en virtud de que intervienen muchos
.actores, algunos de estos .actores, algunos de estos .actores no tienen relación con el método de cálculo usado, ya que están relacionados con el cambio de las condiciones .#sicas, el tiempo de operación de las lámparas y la temperatura !actores adicionales son por e"emplo El polvo depositado en las luminarias, en las paredes, las prácticas de mantenimiento empleadas Un método de cálculo en particular puede ser me"or que otro pero a condición de que se cumplan ciertos requisitos, en realidad las publicaciones especializadas en el tema resumen estos métodos de cálculo en técnicas aplicables a ciertos casos con algunas venta"as a nivel de aplicaciones prácticas &e describen a continuación dos de los métodos as comunes para calculo d alumbrado en interiores
E. m8todo de.
E K 2ivel de iluminación medio que pretende realizar (%UV) W K 0u"o luminoso total emitido por la lámpara para obtener el nivel de iluminación deseado (en lumen) & Ksuper-cie total del local por iluminar en m5 U K .actor de utilización, depende del sistema de iluminación, de las caracter#sticas de las luminarias, del #ndice del local (dado en tablas o catálogos de .abricantes Este .actor de utilización de obtiene e$perimentalmente en locales prototipo y empleando amparas y luminarias de caracter#sticas .otométricas similares RK#ndice de local, toma en consideración en ancho y largo del local as# como la altura d elas luminarias sobre el pano del traba"o %os valores se e$presan en metros
Bara la distribución con luz directa, semidirecta y mi$ta el #ndice local se calcula con la e$presión K =
a.b H (a + b )
Fonde + K ancho del local en metros DKlargo del local en metros 1 K altura de las luminarias sobre el plano del traba"o en metros 'uando se calcula el alumbrado para distribuciones con luz semidirecta o indirecta se debe tomar en cuenta a altura del local (1) con respecto al plano de traba"o, el #ndice del local se calcula como
Ciene en consideración la reducción de las caracter#sticas .otométricas de las luminarias y el enve"ecimiento de las lámparas var#a seg3n las orientaciones ambientales de la instalación y la .orma en cómo se e.ect3e el mantenimiento Bor el método del 0u"o total, la .ormula base para el cálculo del 0u"o luminoso total para iluminar un local Comando en consideración los .actores antes indicado en la siguiente ∅
T =
Es u . M
&i se designa por el 0u"o luminoso que produce cada lámpara, se puede obtener el numero d lámparas como el cociente entre el 0u"o total y el 0u"o por lámpara ∅
!"m#ro $# lám%aras =
T ∅
∅
El procedimiento del cálculo por el método del 0u"o total es el que se resume a continuación 8 Pbtener las caracter#sticas del local por iluminar como son la actividad que se desarrollará en el mismo, disposición ya altura de los ob"etos por iluminar plano de traba"o etc 5 Pbtener de tablas de iluminación X lu$ < Feterminar la super-cie del local en m5 7 'alcular en #ndice del local T 6 Pbtener d estabas el coe-ciente de re0e$ión del techo y paredes Fe-nir el tipo d lámpara Botencia y tonalidad color 9 &eleccionar en su caso tipo d luminaria Q Pbtener el .actor de utilización
N ndicar el tipo d mantenimiento 8* 'alcular el 0u"o total 88 'alcular el n3mero d lámparas requeridos 85 'alicular la potencia requerida por la instalación
Ejem-.o &e desea iluminar un pequeo taller con paredes y techo de color ca.é claro, que tiene 6m de ancho, 96m de largo y 7m de altura del techo 'alcular el n3mero de lámparas para obtener sobre un plano de traba"o a *Q*m sobre el suelo, un nivel de iluminación de 56*%u$
So.ucion: &e considera, tratandose de un talle, que el sistema de iluminación directa es apropiado 8 %as dimensiones del local son: 6 $ 96 $ 7 5 2ivel de iluminación: E K 56* lu$ < &uper-cie del local: a $ b K 6 $ 96 K <96 m5 7 Yndice del local: suponiendo que la luminario usada para iluminación directa usa lámpara incandescente y re0ector de haz directo
&uponiendo que la *6*m con respecto al de traba"o está a *Q* piso, la altura a considerar es:
iluminaria se -"a techo y que el plano m con respecto al
1 K 7 4 (*Q* L *6*) K 5Q* m Febido a que se seleccionado iluminación directa, se tiene: K =
a.b H ( a + b )
=
5 x 7.5
( + 7.5)
2.80 5
=1.07
6 'oe-ciente de re0e$ión del techo y paredes Bara el color de las paredes y el techo, se puede selecciones en ambos casos un coe-ciente de re0e$ión del <*H Cipo de lámparas 'omo ya se indicó, son incandescentes a 859 volts 9 %uminaria Es el re0ector de haz medio Q !actor de utilización &e determina entrando a la tabla con el tipo de luminaria, tomando el valor del #ndice de local dentro del rango correspondiente (*N* 4 88*) y encontrando el valor en la columna correspondiente el coe-ciente de re0e$ión (<*H), encontrando &=0.43
N Cipo de mantenimiento previsto &e considera buena y se selecciona un coe-ciente de mantenimiento = K *96 8* !lu"o total &e calcula de acuerdo con la e$presión: ' t =
250 x 37.5 0.43 x 0.75
=29.069 um#n
88 &uponiendo que se usan lámparas de <** Satts a 859 volts el 0u"o por lámpara es 7N6* lumen El n3mero de lampas requerido es: !
=
T ∅ ∅
29.069 =
4.950
5.87 ≅ 6 lám%aras
=
85
absorbida por la instalación es : B K $ <** K 8Q** Satts
%a potencia
