Clases 1 - 2- 3 - 4 de Instalaciones Electricas (2).pdf

INSTALACIONES
ELECTRICAS
Ing. Eduardo Ribeiro
Prof. Titular
Auxiliares:
- Univ. Ever Ferrari
- Univ. Rocío Barrios

Clase 1
Clase 2
Clase 3
Clase 4
Problemas

Introducción General
Bibliografía

Clase No. 1:
Iluminación: Leyes,
Unidades, Ordenes de
Magnitud.

Leyes de la iluminación
1ra. Ley: Ley de la inversa de los cuadrados
“Desarrollado en clase”

Leyes de la iluminación
2da. Ley: Ley del coseno

Flujo Luminoso
Definición
Unidad de Medida
Orden de magnitud
Lámpara incandescente de 40 watt: 350 lumen
Lámpara incandescente de 100 watt: 3000 lumen
Lámpara fluorescente de 40 watt: 2500 lumen
Lámpara de vapor de mercurio de 400 watt: 23.000 lumen

Iluminación o Nivel Luminoso
Definición
Unidad de Medida
Orden de magnitud
Día a pleno sol: 100.000 lux
Noche de luna llena: 0,25 lux
Calle bien iluminada: 25 lux
Niveles usuales

Eficiencia Luminosa
Definición
Unidad de Medida
lumen/watt
Orden de magnitud
Calcular

Clase No. 2:
Clasificación de
Lámparas

Clasificación de las Lámparas
Lámparas incandescentes
Incandescente
Halógena
Halógena de Espejo Dicroico
Lámparas de descarga
Fluorescente
Fluorescente compacta
Lámpara de Vapor de Mercurio
Lámpara de Vapor de Sodio
Led

Lámparas incandescentes
Lámparas de filamento incandescente (Lámpara incandescente): Este tipo
de lámpara produce luz mediante un hilo o filamento calentado hasta la
incandescencia mediante el paso de una corriente eléctrica a través de él.
Partes Principales:

El filamento es un conductor (Tungsteno) con muy alto
punto de fusión (3400 oC), para evitar que se funda.
Si este filamento se encontrara a la interperie se destruiría
por oxidación, para evitar esto, se recubre con una ampolla
o bulbo de vidrio, en la que se ha hecho el vacío o se ha
rellenado con un gas inerte (Nitrógeno, xenón, argón, etc.).
El bulbo puede tener diferentes formas y tamaños. Así
mismo varían en cuanto a terminado y color.

Características de funcionamiento
Vida útil de la Lámpara incandescente
Está determinada por la temperatura que alcanza el filamento. Para una
lámpara dada, cuanto mayor es la temperatura de trabajo del filamento,
mayor es la eficiencia y menor la vida útil.
En promedio: 700 – 1000 horas.
Funcionamiento a tensión superior o inferior
Como regla general, las lámparas deberán ser encendidas a su potencia
nominal. Cuando la lámpara trabaja a mayor tensión se acorta su vida útil
obteniendo mayor eficiencia. Cuando la lámpara trabaja a menor tensión,
se prolonga la vida útil pero disminuye la eficiencia. En la generalidad, el
aumento de vida útil no justifica en costo la disminución de luz, sin
embargo, esto encuentra aplicación decorativa y funcional con la
utilización del regulador de iluminación (dimer), que no es otra cosa que un
regulador de tensión.

Cuando la lámpara incandescente funciona a tensión constante, el
filamento se evapora gradualmente o se sublima, causando una reducción
lenta pero continua de la potencia y de la emisión luminosa. Se alcanza el
fin normal de la vida de la lámpara cuando el filamento se rompe o se
quema por su parte más fina. Otra reducción de la emisión se da por la
reducción de la luz a causa del tungsteno vaporizado que queda como un
depósito negro sobre la superficie interna del bulbo.
Reproducción del Color
La lámpara incandescente no ofrece muy buena reproducción de los
colores, ya que no emite en la zona de colores fríos, pero al ser su
espectro de emisiones continuo logra contener todas las longitudes de
onda en la parte que emite del espectro.
Eficiencia
Su eficiencia es muy baja, ya que solo convierte en trabajo (luz visible)
alrededor del 15% de la energía consumida. Otro 25% será transformado
en energía calorífica y el 60% restante en radiación no perceptible, luz
ultravioleta y luz infrarroja, que acaban convirtiéndose en calor.

Otros tipos de lámparas incandescentes
Lámparas halógenas
La lámpara incandescente halógena es una variación de la lámpara
incandescente común en la que el vidrio se sustituye por cristal de cuarzo
que resiste mucho mejor el calor (de ahí que el tamaño de la lámpara es
menor para mayores potencias). El filamento y los gases se encuentran
en equilibrio químico, aumentando la vida útil. En promedio: 1500 horas.
Al alcanzar mayores temperaturas, desprenden mucho calor, por lo cual la
manipulación durante su funcionamiento debe realizarse con precaución.
También producen radiación UV.
Lámparas halógenas de espejo dicroico
Son lámparas incandescentes halógenas que cuentan con un proyector
parabólico que tiene la propiedad de proyectar para adelante toda la luz
visible y para atrás la radiación infrarroja (calor). Permiten dirigir el haz de
luz hacia el área u objeto a iluminar. Su luz es más blanca y brillante que
las incandescentes convencionales. Su reproducción de color es
excelente.

Lámparas Fluorescentes
La luz se produce por la fluorescencia o fosforescencia activada por la energía
UV de un arco de mercurio.
La lámpara consiste en un tubo que tiene sellados en los extremos los
electrodos y en el interior del tubo existe vapor de mercurio a baja presión. Las
paredes internas del tubo están revestidas con polvos fosforescentes (fósforo).

Lámparas Fluorescentes
Cuando se aplica tensión conveniente, un flujo de electrones a gran velocidad es
impulsado desde uno de los electrodos atraído por el otro electrodo (arco o
descarga). Las colisiones entre los electrones y los átomos de mercurio
producen luz en forma de rayos UV, la cual se torna visible a través de la
fluorescencia de los átomos de fósforo con que está recubierto internamente el
tubo.

Características de funcionamiento
Vida útil de la Lámpara fluorescente
Está determinada por el número de encendidos. De ahí que resulta
recomendable utilizarlas en lugares donde no se estén encendiendo y
apagando continuamente.
En promedio: 7500 horas con 3 hs. por cada arranque
El fin de la vida de la lámpara fluorescente se alcanza cuando en uno de
los electrodos queda una cantidad tan pequeña de material de emisión de
electrones, tal que impide la iniciación del arco. Este material se consume
mientras funciona la lámpara y por el impacto en cada arranque. Es decir,
la vida de la lámpara se ve afectada por el número de encendidos. Las
causas de reducción del flujo luminoso se deben al deterioro del polvo de
fósforo y al ennegrecimiento del tubo.
Funcionamiento a tensión superior o inferior
La tensión debe estar dentro del del promedio normal de funcionamiento
de la reactancia. La baja y alta tensión reducen la vida útil.

Reproducción del Color
Varía entre buena y media dependiendo del color de acabado en las
lámparas blancas (Blanco cálido – Luz del día).
Eficiencia
Su eficiencia es mayor a la de la lámpara incandescente. Ya que pierden
menor cantidad de energía en forma de calor

Lámparas de Vapor de Mercurio
Es una lámpara de descarga en la cual la luz se produce por el paso de una
corriente eléctrica a través de Vapor o gas, en este caso, de Mercurio.
En general se construyen con dos bulbos, uno interior de cuarzo donde se
encuentra el arco y otro exterior de protección, el espacio entre ambos se rellena
con gas inerte.
Requieren reactancia para su funcionamiento.
El largo promedio de vida es una de las características principales de esta
lámpara. En promedio: 6000-12000 y hasta 25000 horas.
El color de la luz está entre verde y azul, lo cual se traduce en una distorsión
marcada de los colores. Sin embargo, existen lámparas de color corregido.
Las aplicaciones recomendables son para la iluminación industrial, alumbrado de
calles y carreteras, etc.
Obs. Alta Presión

Lámparas de Vapor de Mercurio

Lámparas de Vapor de Sodio
Es una lámpara de descarga en la cual la luz se produce por
el paso de una corriente eléctrica a través de Vapor o gas,
en este caso, de Sodio.
Necesitan un tiempo de precalentamiento.
En general se construyen con dos bulbos, uno interior de
vidrio o cuarzo donde se producirá el arco con sodio y neón
y otro exterior de protección, el espacio entre ambos queda
al vacío.
Requieren reactancia para su funcionamiento.
El promedio de vida es: 24000 horas.
El color de la luz es rojizo, lo cual se traduce en una
distorsión marcada de los colores.
Las aplicaciones recomendables son para la iluminación
industrial, el alumbrado de calles y carreteras, la iluminación
de fachadas, etc.

Lámparas de descarga en gases
Lámparas de Vapor de Sodio

Costos aproximados
Lámpara incandescente: 3500 Gs.
Lámpara fluorescente (40 w): 50000 Gs.
Lámpara de Vapor de Mercurio (250 w): 370000 Gs.
Lámparas de Vapor de Sodio (250 w): 480000 Gs

Rendimiento Cromático y Temperatura
de Color de varios tipos de lámparas
Tipo de Lámpara
Rendimiento color (%) Temperatura color
(ºK)
Vapor de Sodio A.T.P.
Vapor de Sodio A.P. Blancas
Incandescente común
Incandescente halógena
Fluorescente Blanco std.
Vapor de mercurio
Mezcladora
Fluorescente Luz día
20-39
60-70
99
99
65
40-60
60-80
75
2000º
2500º
2800º
3000º
3500º
3500º
3800º
6500º
Mercurio Halogenado 60-80 3000º - 7000º *

Aplicaciones de distintos tipos de
lámparas

Clase No. 3:
Proyecto de
Iluminación

Tipos de Iluminación
Tipos de Alumbrado % de la luz dirigido hacia arriba
Indirecto 90-100
Semiindirecto 60-90
General Difuso
40-60
Directo Indirecto
Semidirecto 10-40
Directo 0 -10

Iluminación Directa
-Es la más utilizada, instalada en el techo, incidiendo directamente de
arriba hacia abajo en el plano de trabajo, sin reflexión intermedia (torna
la superficie de trabajo más destacada en el ambiente).
-Las ventajas son: la eficiencia (“ninguna” luz es absorbida en la
reflexión), economía y conveniencia (no necesita de gran altura de
techo).
-Sus desventajas son: posibilidad de deslumbramiento, sombras y
reflexiones indeseables.

Iluminación indirecta
-Reflejada en el techo (o en la pared) antes de llegar al plano de trabajo (el
techo se convierte en la superficie más iluminada del ambiente).
-Las ventajas son:
el ambiente queda más iluminado y confortable, las sombras son escasas.
-Las desventajas son:
el ambiente puede tornarse aburrido, además de ser un sistema de iluminación
costoso.

Iluminación Directa e Indirecta
- Se da asociando los dos tipos
de iluminación, con distribución
hacia arriba y abajo.
- Las luminarias están
normalmente suspendidas,
pudiendo variar en las
proporciones de iluminación
directa e indirecta, cambiando el
efecto (80/20 principalmente
directa o 20/80 principalmente
indirecta).
- Las ventajas son: los usuarios
normalmente prefieren esta
combinación porque ofrece
brillo, confort y evita sombras.
- Las desventajas son: necesita
mayor altura de techo y la
instalación es más costosa que
una directa pura.

Iluminación General
-Es la que da el nivel luminoso básico o principal a un ambiente.
-Para obtener la iluminación general puede optarse por una iluminación directa,
indirecta o combinada, buscando siempre el equilibrio de función y economía y
considerando la uniformidad de la iluminación.
-Para reforzar la iluminación general o si se busca el realce de un objeto o punto
focal se debe recurrir a la iluminación de acentuación.

Iluminación de Acentuación
- Integrada a la iluminación general, la iluminación de acentuación debe ser
aplicada a través de luminarias específicas con lámparas de haz de luz dirigido y
concentrado, para resaltar objetos, gráficos o cuadros.
- Puede ser utilizada también en las entradas y antesalas, marcando el piso e
indicando el camino.
- La utilización de este tipo de iluminación deja el ambiente más interesante,
atractivo y menos monótono. Indicada principalmente para salas de reunión y
para destacar objetos.

Clase No. 4:
Cálculo de la
Iluminación

Fórmula General:
E = F = n x f x fm x cu
S L x a
Donde:
E: Iluminación o Nivel Luminoso [lux]
F: Flujo luminoso [lumen]
S: Superficie [m2] = L (largo) x a (ancho)
n: Número de lámparas
f: Flujo luminoso de 1 lámpara [lumen]
fm: Factor de mantenimiento
cu: Coeficiente de utilización

Factor de
Mantenimiento y
Coeficiente de
Utilización
Tablas

Un comerciante desea refaccionar un local con las siguientes
recomendaciones dadas por el arquitecto:
1. 200 lux de iluminación general para el sector de oficina.
2. El propietario tiene 8 artefactos de tipo semidirecto T-12 con rejilla
difusora de 23 grados y el mismo desea saber si son suficientes para los
200 lux y en caso de que no, para cuantos lux son suficientes estos 8
artefactos.
Datos: ancho de oficina 4m, largo 12 m, altura 6m, cielo raso de
machimbre de pino, paredes blancas con pintura al agua.

4,26 F G H H I I J J J
4,87 F G G H I I J J J
5,48 F F G H H I J J J J
6,10 E F G H H I I J J J
7,30 E F G G H H I I J J
9,15 E F G G H H I I J J
10,65 E E F G G H H I I J J
12,20 D E F G G H H I I J J J
15,25 D E F F G G H I I J J J
18,30 D E F F G G H H I J J J
21,35 D E E F G G H H I I J J
24,40 D E E F F G H H I I J J
30,50 D E E F F G H H I I J J
4,25
2,75 3,20 3,65 4,10 4,55 5,00 5,50 6,40 7,30 8,25 10,05 11,90 14,65 19,20
2,15 2,45 2,75 3,05 3,35 3,65 3,95 4,55 5,20 5,80 7,00 8,25 10,05 13,10
Altura de techo en metros
Para Alumbrado Semi-Indirecto e Indirecto
Altura de montaje en metros
Para Alumbrado Directo, Semi-Directo, Directo-Indirecto y General Difuso
Ancho
del
Local
(m)
Largo
del
Local
(m)

Proyectar la iluminación de un salón comedor privado en donde el
propietario requiere de 3 niveles luminosos: Una iluminación general con
fluorescentes colocados en la garganta del cielo raso (moldura sin
reflector) (los fluorescentes no se entrecruzan) y una iluminación para
eventos a través de spots de embutir (lámpara reflectora incandescente
R52). El nivel máximo de iluminación es de 600 luxes deseando además
de la iluminación general, una intermedia de 400 luxes. Indicar la
manera de obtener los 3 niveles luminosos, considerando que siempre
se quiere encender la menor cantidad de spots posibles debido a la
duración de los mismos y su consumo.
Dimensiones del salón comedor: 7mx9,4m, cielorraso de yeso montado
a 3,15 m. Las paredes son claras. Flujo luminoso de la lámpara
incandescente: 1800 lúmenes. Los fluorescentes son de 40 w y miden
1,2 m.
Verificar además la uniformidad de la iluminación para el caso de 400
luxes.

2,75 3,20 3,65 4,10 4,55 5,00 5,50 6,40 7,30 8,25 10,05 11,90 14,65 19,20 23,75 28,35
2,15 2,45 2,75 3,05 3,35 3,65 3,95 4,55 5,20 5,80 7,00 8,25 10,05 13,10 16,15 19,20
6,10 E E F G G H H I J J J
7,30 D E F F G G H I I J J
9,15 D E E F F G G H I I J J
10,65 C D E E F G G H I I J J
12,20 C D E E F F G H H I J J
15,25 C D E E F F G G H I J J J
18,30 C D D E E F F G H H I J J
21,35 C C D E E F F G H H I J J
24,40 B C D E E F F G H H I J J J
30,50 B C D E E F F G G H I J J J
36,60 B C D D E E F G G H I J J J
42,70 B C D D E E F F G H I I J J
7,30 D E E F F G G H I I J J
9,15 C D E E F F G H H I J J
10,65 C D E E F F G G H I J J
12,20 C D D E E F F G H H J J J
15,25 B C D E E F F G H H J J J
18,30 B C D D E E F G G H J J J
21,35 B C D D E E F F G H I I J J
24,40 B C C D E E E F G H I I J J
30,50 B B C C D E E F G G H I J J
36,60 B B C C D E E F F G H I J J J
42,70 A B C C D E E F F G H I J J J
Ancho
del
Local
(m)
Largo
del
Local
(m)
6,10
7,30

Al proyectar la iluminación de aulas para ciudades del interior se
presenta la siguiente situación. Las aulas son de 6m de largo x 5m de
ancho, las paredes interiores son revocadas, pintadas a la cal blanca y
techo cerámico, asiento de tirantes 2,7 m. Las ventanas son de tipo
balancín. El arquitecto propone utilizar lámparas fluorescentes de 40 w,
tipo de artefacto T12 de iluminación semidirecta. Calcular y Proyectar la
iluminación sabiendo que los artefactos estarán colgados a la altura de
asiento de tirantes. Se desea una iluminación general de 300 lux y en la
zona del pizarrón (20% del área) la posibilidad de 500 lux. Justificar la
elección del factor de mantenimiento.

Proyectar la iluminación de una iglesia de 12m. x 40m. en donde se
tienen las siguientes exigencias y datos: Los últimos 10 m del largo
corresponden al altar (sobre elevado 1 m. respecto al nivel de piso), en
donde se debe tener la posibilidad de dos niveles luminosos, de 200 y
de 500 lux. El resto de la iglesia tendrá un nivel de iluminación de 200
lux. Las lámparas a utilizar serán fluorescentes de 40 watt, quedando a
criterio del proyectista el tipo de artefacto y la cantidad de lámparas por
artefacto. Altura de cielorraso: 4,5 m. uniforme en toda el área. Cielo
raso y paredes blancas.

10,65 B C D D E E F F G H I I J
12,20 B C C D E E E F G G H I J
15,25 B B C D D E E F F G H I J J
18,30 A B C C D D E E F G H I I J
21,35 A B B C D D E E F F G H I J
24,40 A B B C C D D E F F G H I J
30,50 A A B C C D D E E F G H I J J
36,60 A A B B C C D E E F G H I J J
42,70 A A B B C C D E E F G G H J J
12,20 B B C D D E E F G G H I J J
15,25 A B C C D D E E F G H H J J
18,30 A B B C C D D E F F G H J J J
21,35 A A B C C D D E F F G H I J J
24,40 A A B B C C D E E F G H I J J
30,50 A A B B C C D D E F F G H J J J
36,60 A A A B B C C D E E F G H I J J
42,70 A A A B B B C D E E F G H I J J
10,65
12,20
2,75 3,20 3,65 4,10 4,55 5,00 5,50 6,40 7,30 8,25 10,05 11,90 14,65 19,20 23,75 28,35
2,15 2,45 2,75 3,05 3,35 3,65 3,95 4,55 5,20 5,80 7,00 8,25 10,05 13,10 16,15 19,20
Largo
del
Local
(m)
Ancho
del
Local
(m)

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