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M MA AR RC CO O T TE ÓR RI IC CO O A A. . B BA AS SE ES S T TE ÓR RI IC CA AS S B B. . R RE EV VI IS SI ÓN N D DE E L LI IT TE ER RA AT TU UR RA A C C. . T ÉR RM MI IN NO OS S B ÁS SI IC CO OS S D D. . S SI IS ST TE EM MA A D DE E V VA AR RI IA AB BL LE ES S

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Page 1: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

MMMAAARRRCCCOOO TTT EEEÓÓÓRRRIIICCCOOO

AAA... BBBAAASSSEEESSS TTTEEEÓÓÓRRRIIICCCAAASSS BBB... RRREEEVVVIIISSSIIIÓÓÓNNN DDDEEE LLLIIITTTEEERRRAAATTTUUURRRAAA CCC... TTTÉÉÉRRRMMMIIINNNOOOSSS BBBÁÁÁSSSIIICCCOOOSSS DDD... SSSIIISSSTTTEEEMMMAAA DDDEEE VVVAAARRRIIIAAABBBLLLEEESSS

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A. BASES TEÓRICAS

Las bases teóricas de este proyecto la conforman las

variables: Sistema de Control de Iluminación, Lámparas de

Vapor de Mercurio (HDK), Estudio de Factibilidad Técnica y

Económica y reseña histórica de la tienda Makro-Maracaibo.

1. SISTEMA DE CONTROL DE ILUMINACIÓN

Los sistemas de control, cual sea su naturaleza,

intervienen en muchas de las actividades habituales del hombre,

ya sea produciendo movimiento, calor, frío, facilitando la

comunicación, tratamiento de información, desarrollo

tecnológico, o sencillamente, y no por ello menos trascendente,

generando luz.

En el sentido más amplio, un sistema de control es

cualquier interconexión de componentes que satisfacen una

función deseada, tal como lo define Dorf, R. (1992, p.2), es una

interconexión de componentes que conforman una configuración

proporcionando una respuesta deseada del sistema. De la misma

forma Nise (1993, p.2) señala que éste consiste en un

subsistema y proceso o planta, ensamblado con el propósito de

controlar una salida.

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En términos más técnicos, los componentes básicos de un

sistema de control para Kúo, B (1996, p.2) son: Objetivos,

Componentes y Resultados del sistema de control. Donde los

primeros se pueden identificar como entradas, o señales

actuantes ¨µ¨, y los resultados llamados salidas, como variables

controladas ¨γ¨. En general, el objetivo de un sistema de control

es controlar las salidas en alguna forma prescrita mediante las

entradas a través de sus elementos. Por otra parte, el significado

de los efectos en un sistema de control es más complejo, con

esto se quiere decir, que la reducción del error del sistema es

sólo uno de los efectos más importantes, por esta razón éste

tiene efectos en características del desempeño del sistema tales

como: la estabilidad, perturbaciones, sensibilidad, respuesta

transitoria, entre otros.

Al hablar de un Sistema de Control de Iluminación,

conviene recordar, que la iluminación no es simplemente

cualquier fuente de luz y, que, por otra parte, el objetivo

principal de un sistema de alumbrado es, precisamente, aportar

una iluminación de calidad en cantidad suficiente para resolver

una tarea visual con comodidad, para proporcionar seguridad o,

bien, para crear un ambiente determinado. Así, la calidad de

iluminación y la eficiencia energética de la instalación de

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alumbrado dependen, necesariamente, del diseño del sistema,

entendido éste como la ópt ima solución capaz de integrar el

espacio a iluminar, los requerimientos visuales, la fuente de luz

y sus equipos asociados, la luminaria y el propio sistema de

control.

Como resultado un Sistema de Control de Iluminación, es

un conjunto de componentes comprendidos por toda la

circuitería, equipos y luminarias, que actúan conjuntamente

entre sí para suministrar y controlar una fuente de luz en un

área determinada bien sea exterior o interior, con el propósito de

corregir o limitar la desviación del valor obtenido, respecto al

valor deseado. Agrega Fernández y De Landa (1993, p.18) que,

éste será aquel que proporcione suficiente luminancia para que

la tarea se realice con suficiente confort, comodidad seguridad,

durante el tiempo que se necesite la misma y el resto del tiempo

la iluminación estará desconectada.

- PRINCIPIOS FÍSICOS DE UN CONTROL DE ILUMINACIÓN

Esencialmente, cualquier producción de luz proviene de la

emisión de radiación electromagnética en el espectro visible por

los electrones de la capa exterior de los átomos o las moléculas

cuando pasan de un nivel de energía superior a un nivel de

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energía inferior como coinciden varios autores, en los que se

encuentran Westinhouse Electric Coporation (1971), Vittorio R.

(1979), Fernández y De Landa (1993), Taboada, José (1979),

indicando éste último que estas pueden ser naturales o

artificiales, pudiendo producirse estas de forma muy variada,

según las causas que la provoquen, y si la causa se debe

exclusivamente a la temperatura del cuerpo radiante, se habla

de termorradiación; en todos los demás casos se habla de

luminiscencia.

De esta manera, la primera se conoce como la radiación

(calor y luz) emitida por un cuerpo caliente. En la misma orden

de ideas Fernández y de Landa (1993, p.13) indican que la parte

de esta radiación, emitida dentro del espectro visible, se le

denomina incandescencia. Así, la incandescencia es la

producción de luz por elevación de la temperatura de un cuerpo.

La energía de esta radiación depende única y

exclusivamente de la capacidad calorífica del cuerpo radiante,

con ello la intensidad y la distribución espectral energética

están en función de la superficie total del cuerpo y de su

temperatura absoluta (º K = º C + 273), y sólo de la temperatura

si se trata de un cuerpo determinado. Las interacciones entre

los átomos del cuerpo se intensifican a medida que aumenta su

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temperatura, de modo que los posibles niveles de energía crecen

y su número llega a ser prácticamente infinito, por lo cual el

espectro de la luz emitida es un espectro continuo (emite en

todas las longitudes de onda visible).

En la termorradiación, la luz que se obtiene va siempre

acompañada de una cuantiosa radiación térmica, que en

algunos casos particulares se puede utilizar como medio secante

o curativo, pero que por lo general constituyen una fuente de

pérdida de energía cuando de lo que se trata es de producir luz.

Al calentar un trozo de carbón, hierro, oro wolframio o cualquier

otro material, se obtiene una radiación visible que se aprecia por

el color de incandescencia que adquiere el cuerpo y que varía

según la temperatura.

Las leyes de la radiación estudiadas y fomuladas por

Kirchhoff, Plank, Stefan/Boltsmann y Wien, para el radiador

ideal (cuerpo negro), pueden resumirse en una sola: ¨ El

porcentaje de radiación visible aumenta en función de la

temperatura del radiador ¨.

En la propia naturaleza se encuentra un ejemplo palpable

de producción de luz a gran escala mediante la termorradiación

natural, que brindan el sol y las demás estrellas fijas similares a

él. De la radiación total emitida por el sol, cerca del 60 % llega

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transformada en energía calorífica y en otras radiaciones

invisibles, siendo el porcentaje de radiación transformada en luz

visible de un 40 % aproximadamente, el cual corresponde al

máximo rendimiento óptico a 6500 º K. En este ejemplo de la

naturaleza, la mayor parte de la energía emitida por

termorradiación constituye siempre una fuente de calor, y la

menor una fuente de luz. Por otro lado, cuando la luz se obtiene

calentando a una elevada temperatura cualquier materia o

cuerpo sólido, bien sea por combustión o incandescencia se

trata de termorradiación artificial. Como ejemplo de ésta, se

pueden nombrar la llama, luz de gas, arco eléctrico, lámpara

incandescente y lámpara relámpago.

En cuanto a la luminiscencia, ésta depende esencialmente,

de la estructura atómica de los materiales. De esta forma,

Taboada, José (1979, p.115) afirma, que se conoce con este

nombre aquellos fenómenos luminosos cuya causa no obedece o

al menos no exclusivamente, a la temperatura de la sustancia

luminiscente y dichos fenómenos se caracterizan en que sólo

ciertas partículas de los átomos o moléculas de la materia o sea

sus electrones, son incitados a producir ondas

electromagnéticas. Así por oposición a la incande scencia, la

luminiscencia consiste en la emisión de una radiación

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electromagnética visible, cuya intensidad en determinadas

longitudes de onda (características de cada material) es mucho

mayor que la de la radiación térmica del mismo cuerpo a la

misma temperatura. Dependiendo del agente excitador,

Fernández y De Landa (1993, p.14) la clasifican, teniendo en

cuenta sus aplicaciones práctica en:

- Electroluminiscencia: Producida por la acción de un campo

eléctrico en el seno de un gas o un material sólido, de ntro de

esta se pueden encontrar:

• Descarga a través de un gas (lámparas de descarga).

• Diodos emisores de luz (LED).

• Cátodoluminiscencia (tubos catódicos de TV).

- Fotoluminiscencia: Producida por la acción de otras radiaciones

de distinta longitud de onda, a su vez puede ser:

• Fluorescencia.

• Fosforescencia.

• Laceres (gases y sólidos).

- Otras luminiscencias: Producidas por causas diversas y,

normalmente, sin aplicabilidad práctica como fuentes de

producción de luz. Entre otras se pueden citar:

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• Quimioluminiscencia

• Bioluminiscencia

• Triboluminiscencia.

• Radioluminiscencia.

Las lámparas que funcionen por incandescencia, se

conectan directamente a la red eléctrica, sin necesidad de

equipos auxiliares de conexión o encendido, y se clasifican en:

Incandescentes convencionales ( Estándar y Reflectoras) e

incandescentes halógenas como por ejemplo las de simple

envoltura, doble envoltura, baja tensión e incandescentes

especiales. Mientras que las lámparas de descarga tienen una

característica de resistencia negativa, es decir, que disminuye a

medida que aumenta la corriente que por ellas circula, teniendo

como consecuencia, la necesidad de utilizar un elemento

limitador de la corriente de arco, para su conexión a la red.

Asimismo, algunas lámparas de descarga necesitan para su

encendido tensiones superiores a la red, y equipos arrancadores

que suministran picos de tensión para el encendido, de esta

forma, se pueden clasificar en: Vapor de mercurio de baja y alta

presión, vapor de sodio de baja y alta presión y especiales (Neón,

Xenón, etc.).

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- CARACTERÍSTICAS GENERALES DE UN SISTEMA DE

CONTROL DE ILUMINACIÓN

Un sistema de control de iluminación debe producir luz en

cantidad y calidad suficientes para que se ejerzan las funciones

deseadas en el espacio iluminado, para ello se deben considerar

los siguientes factores: Rendimiento o eficacia visual, bienestar

y placer visual, y economía. En cuanto al primero y al segundo,

estos no dependen únicamente de la cantidad de luz que

suministra la instalación de alumbrado, sino de otros factores

que inciden en los aspectos cualitativos o en el grado de calidad

de las instalaciones de alumbrado como son:

- Equilibrio de luminancias: el cual es un factor importante

en cuanto a la calidad de la visión y el confort de las personas, y

fijará a instalar según su clase fotométrica, así como las

características de reflexión de la tarea y su entorno.

- Deslumbramiento: fenómeno fisiológico que reduce la

capacidad visual, debido a un exceso de luminancia a la que el

ojo no puede adaptarse, y puede producirse directamente

cuando la propia fuente de luz es la que se encuentra dentro del

campo visual, e indirectamente cuando aquella se halla del

campo visual, pero la luz la recibe el ojo reflejada por superficie

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que posee un alto grado de reflexión. El valor máximo tolerable

de luminancia para la visión es de 7500 cd/m2.

- Modelado: es la capacidad del sistema de captar el relieve

de los objetos, estos se consiguen mediante la apropiada

combinación de luz difusa y direccional.

- Sensibilidad: La sensibilidad es la relación del cambio

porcentual en la función de transferencia del sistema respecto al

cambio porcentual en la función de transferencia del proceso.

En general, un buen sistema de control debe ser insensible a la

variación de los parámetros pero sensible a los comandos de

entrada.

- Estabilidad: Se define a aquel sistema que tiene una

respuesta limitada. Esto es, se dice que el sistema es estable si

estando sujeto a una entrada o perturbación limitada, su

respuesta es de magnitud limitada, o en general, si dicho

sistema es útil. Para propósitos de análisis y diseño, se clasifica

como estabilidad absoluta y estabilidad relativa. Donde la

primera se refiere a la condición de sí el sistema es estable o

inestable, es una respuesta de si o no. Una vez que se ha

encontrado que el sistema es estable, es interesante determinar

que tan estable es, y este grado de estabilidad es una medida de

la estabilidad relativa.

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- Señales Perturbadoras: Son señales extrañas que hacen

que el sistema proporcione una salida inexacta. Ejemplo de

estas señales es el voltaje de ruido térmico en circuitos

electrónicos y el ruido de conmutación en motores eléctricos.

- Color: Para este existen dos cualidades que lo definen: La

apariencia de color de la fuente y la repr oducción cromática

obtenida con una fuente de luz. La primera, consiste en el color

que presenta la propia fuente de luz y, la segunda, cómo son

reproducidos los colores en los objetos iluminados por la fuente

de luz. Ambas dependen de la composición espectral de la luz

emitida, aunque son independiente una de la otra en

determinados casos.

- Temperatura de color: Es el parámetro que caracteriza la

tonalidad de la luz emitida y, ésta se determina por comparación

con una fuente patrón, es decir, las lámparas que basan su

funcionamiento en la termorradiación, la fuente patrón es una

lámpara con unas características de emisión próximas a las del

cuerpo negro, mientras las que se basan en luminiscencia, se

emplea el concepto de temperatura de color similar o

correlacionada, que se define como la temperatura a la que el

cuerpo negro presenta una apariencia de color similar a la de la

fuente de luz ensayada.

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En cuanto al último caso, el sistema debe ser eficaz

energéticamente en el tiempo que se realice la misma y

desconectado el resto del tiempo, para ello se debe tomar en

cuenta los siguientes aspectos: Diseño correcto de los sistemas

de control de iluminación con objeto de obtener el más óptimo

nivel de iluminación, utilizar la fuente de luz idónea para cada

aplicación, conservar en perfecto estado y uso racional del

equipo de alumbrado con programas de mantenimiento

adecuados y controles apropiados, respectivamente.

- ESTRATEGIAS DE CONTROL

Estos son los pasos a considerar de programación,

depreciación luminosa, luz natural, optimización de potencia,

programadores, células fotoeléctricas, detectores de presencia,

microprocesadores y microcontroladores, para desarrollar un

sistema de control de iluminación.

- Programación: Cuando se conoce perfectamente la rutina

de actividades diarias, los niveles de iluminación y su

distribución se pueden programar de forma automática. Este es

el caso de muchas áreas de trabajo en el sector industrial y

servicios.

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- Depreciación luminosa: Los sistemas de alumbrado se

diseñan para una iluminancia mínima. Esto supone un nivel

inicial que puede exceder en un 20 a un 50 % al nivel mínimo

requerido. La estrategia de control consiste en reducir la

iluminación inicial de la instalación a los valores de diseño.

- Luz natural: Cuando la luz diurna puede suministrar

parte de la iluminación de un área de trabajo, se ajusta el

alumbrado eléctrico en proporción a la luz natural disponible,

supone una reducción del consumo energético. Además, en

muchos casos coincide con periodos de demanda de potencial

alta o de mayor coste.

- Optimización de la potencia: El control de potencia de

alumbrado puede ser útil para reducir la demanda de potencia

global, en corto período de tiempo, mediante la reducción de los

niveles de iluminación de áreas no criticas.

- Programadores: En los últimos años se ha desarrollado

una gran variedad de equipos de control del alumbrado, en

especial equipo electrónicos. Actualmente existe una gran

variedad según su complejidad, desde programadores horarios

hasta microprocesadores. Los más usuales son: Temporizadores,

centralistas programables, programadores tanto electrónicos

digitales como electromecánicos. Estos dispositivos se basan en

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desconectarse de la red al cabo de un cierto tiempo que puede

variar desde varios minutos, horas, semanas y hasta múltiples

operaciones por períodos de hasta un año.

- Células fotoeléctricas: Permiten al sistema de

iluminación, responder a cambios del entorno, bien

desconectando el alumbrado o bien enviando una señal

analógica al equipo de control que regula el flujo luminoso de

las lámparas.

- Detectores de presencia: Conectan o desconectan el

alumbrado de un local en respuesta a la presencia o ausencia de

ocupantes en el mismo. El área cubierta por los detectores

puede variar entre 15 y 200 m2. En general, el uso apropiado de

estos dispositivos puede alargar la vida de las lámparas y

equipos auxiliares, siempre que no sea excesivo el número de

encendido y apagados.

- Microprocesadores: Son los que asimilan los datos de

entrada, determinan el cambio requerido e inicia la acción para

efectuar dichos cambio. Su complejidad puede variar desde un

simple relé, un microchip o un microordenador. El sistema más

simple permite una entrada y una salida, mientras que el más

complejo permite responder a diversas entradas simultáneas y

producir diversas salidas.

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- Microcontroladores: es un circuito integrado programable

que contiene todos los componentes de un computador, para

controlar el funcionamiento de una tarea determinada y, debido

a su reducido tamaño suele ir incorporado en el propio

dispositivo al que gobierna. En su memoria sólo reside un

programa destinado a gobernar una aplicación, sus líneas de

entrada y salida soportan el conexionado de los sensores y

actuadores del dispositivo a controlar. Dentro de los diferentes

tipos de microcontroladores los hay que procesan datos de 4, 8,

16 y 32 bits, sin embargo, el seleccionado para esta

investigación es uno de 8 bits que es representado por el

PIC16F84 y que presenta las siguientes característica interna:

a) Diagrama de Conexiones: Estas se presentan en la figura 1.

FIGURA 1. DISTRIBUCIÓN Y DENOMINACIÓN DE LAS PATITAS DEL PIC16X84. (ARRIETA, ENIO Y VASQUEZ, NEUMAN; 2000)

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b) Memoria de Programa: Esta es de tipo Flash y tiene

implementada 1K palabra de 14 bits cada una, ocupando

las direcciones comprendidas entre la 0x0000 y la

0x03FF. Los módulos de la gama media alcanzan 8K de

capacidad máxima. (Ver Figura 2). Las posiciones DI de

identificación sirve para que el usuario grabe en sus

4bits de menos peso los código que desee. La Palabra de

Configuración sólo tiene 5 bits válidos y sus símbolos y

misiones se muestran en la figura 3.

FIGURA 2. ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA DE INSTRUCCIONES DE LOS PIC16X84. (ARRIETA, ENIO Y VASQUEZ, NEUMAN; 2000)

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FIGURA 3. PALABRA DE CONFIGURACIÓN. (ARRIETA, ENIO Y VASQUEZ, NEUMAN; 2000)

c) Memoria de datos RAM: Consta de dos bancos de 128 bytes,

en el PIC16F84 sólo están implementadas las 48

primeras direcciones de cada banco. En las 12 primeras

se ubican los registros de propósito específico (SFR) y en

las 36 siguientes los registro de propósito general

(GPR). Sin embargo, los 68 de registro de propósito

general del banco 1 se mapean sobre el banco 0, dejado

reducidos a 128 los registro operativo.

d) Memoria de Datos EEPROM: Los datos guardado en esta

memoria no se pierden al quitar la alimentación. Consta

de 64 bytes que ocupan direcciones comprendidas entre

la 0x00 y la 0x3F. Para acceder a esta memoria en

lectura o escritura hay que utilizar los registros de

control; EEDATA, EEADR, EECON1 y EECON2. El

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proceso de escritura de una posición de esta memoria es

lento y dura 10 ms. Cuando finaliza se activa un

señalizador y se puede provocar una interrupción.

e) Puertas Entrada- Salida (E/S): Estas son dos y se

describen a continuación:

• Puerta A

- Consta de 5 líneas denominadas RA4 –RA0.

- RA3 – RA0 actúan como líneas de E/S, puede funcionar

como entrada de los impulso de reloj para el TMR0.

- Si a un bit de TRISA se pone a 1, la línea de E/S

correspondiente de la Puerta A actúa como entrada y si se

le pone a 0 funcionar como salida.

- Al leer una entrada se lee el estado actual de la patita.

- Las líneas de salida están lacheadas y en ellas se

mantienen el último valor que han sacado.

- Tras un reset todos los bits de TRISA se pone a 1 y las

líneas de la Puerta A quedan configuradas como entradas.

- Cada líneas de la Puerta A suministra una corriente

máxima de 20 mA y puede absorber hasta 25 mA. La

corriente máxima total que puede absorber la Puerta A es

de 8 mA y la que puede suministrar de 50 mA.

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• Puerta B

- Cuando las líneas de la Puerta B se configuran como

entrada es posible acoplarlas unas resistencias <<pull-

up>> al positivo, poniendo a cero el bit 7 (RBPU) del

registro OPTION.

- La puerta B puede absorber una corriente máxima de 150

mA y suministrar un total de 100 mA.

- RB0/INT tambiém puede actuar como línea de petición de

interrupción.

- RB7 – RB4 pueden programarse para soportar una misión

especial cuando están configuradas como entradas. Si

cambia el estado lógico de una de ellas se provoca una

interrupción.

- Para la grabación en serie del PIC se usa la patita RB6

para los impulsos de reloj y la RB7 para la entrada de

datos.

- TÉCNICAS DE CONTROL

Una vez decididas las estrategias de control que debe

realizar el sistema de alumbrado es necesario seleccionar las

técnicas específicas a emplear, para determinar el hardware

necesario. Las tres principales categorías son: Regulación o

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interrupción (todo / nada), centralizado o modular y grado de

automatización. La primera técnica, es apropiada para

estrategias de programación, luz diurna y depreciación

luminosa, complementándose con una diversificación de

apagados y encendidos (alumbrado de vigilancia, limpieza, etc.),

obteniendo distintos niveles de iluminación. En cuanto a la

segunda técnica, son sistemas organizados generalmente en

grandes zonas, donde los dispositivos (sensores) están

conectados a un procesador central. Con respecto a la tercera

técnica, ésta puede ser manual o altamente automatizada, y en

términos energéticos es muy efectivo, especialmente en el

control automático.

Estos sistemas de control afectan o pueden afectar a la

potencia eléctrica demandada, energía consumida, equipos de

alumbrado y entorno de trabajo. De igual forma, el ahorro de

energía puede conseguirse adoptando las distintas estrategias,

pero su rendimiento puede variar dependiendo de cada caso

concreto. En general, la estrategia de programación puede llegar

a ahorrar un 40 %, la depreciación luminosa entre 19 y 15 % y

la luz natural en espacios con grandes superficies acristaladas

puede generar hasta un 50 % de ahorro.

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- DISPOSITIVOS DE CONTROL DE POTENCIA

Son dispositivos que se emplean como interruptores

mediante la aplicación de señales de control, es decir son

elementos que forman parte de la electrónica de potencia , que

consiste según Rashid, Muhammad (1995), ¨ como la aplicación

de la electrónica de estado sólido para el control y la conversión

de la energía eléctrica ¨. En otras palabras, la electrónica de

potencia combina la energía, la electrónica y el control. Donde el

primero, tiene que ver con el equipo de potencia estática y

rotativa, para la generación, transmisión y distribución de

energía eléctrica. El segundo, se ocupa de los dispositivos y

circuitos de estado sólido requeridos en el procesamiento de

señales para cumplir con los objetivos de control deseados. Y el

tercero, se encarga del régimen permanente y de las

características dinámicas de los sistemas a lazo cerrado.

Desde que se desarrolló el primer tiristor de rectificador

controlado de silicio (SCR), a fines de 1957, que se empleaba en

forma exclusiva para el control de la energía en aplicaciones

industriales, ha habido grandes adelantos en los dispositivos

potencia. Pero fue a partir de 1970, que se desarrollaron varios

tipos de dispositivos semiconductores de potencia que quedaron

Page 23: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

disponibles en forma comercial. Estos se pueden dividir de la

siguiente manera:

- Diodos de Potencia: elemento que funciona como

interruptor, a fin de llevar a cabo varia funciones, como la de

interruptores en los rectificadores, da marcha libre en los

reguladores conmutados, inversión de carga de capacitores y

transferencia de energía entre componentes, aislamiento de

voltaje, retroalimentación de la energía y recuperación de la

energía atrapada. Los diodos de potencia son similares a los

diodos de señal de unión pn. Sin embargo, los diodos de

potencia tienen mayores capacidades en el manejo de la energía,

el voltaje y la corriente, que los diodos ordinarios. Estos son de

tres tipos: de uso general, de alta velócidad (o de recuperación

rápida) y Schottky.

- Tiristores: Se utiliza en forma extensa en los circuitos

electrónicos de potencia. Se operan como conmutadores

biestables, pasando de un estado no conductor a un estado

conductor. Para muchas aplicaciones estos son interruptores

o conmutadores ideales, aunque los tiristores prácticos

exhiben ciertas características y limitaciones. Estos se

pueden subdividir en ocho tipos: de conmutados forzada,

conmutado por línea, desactivado por compuerta (GTO), de

Page 24: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

conducción inversa (RCT), de inducción estático (SITH),

desactivado con asistencia de compuerta (GATT), rectificador

controlado de silicio fotoactivado (LASCR) y los controlados

por MOS (MCT).

- Transistores Potencia: Estos tienen características

controladas de activación y desactivación. Los transistores,

que se utilizan como elementos conmutadores, se operan en

la región de saturación, lo que da como resultado en una

caída baja en estado activo. La velocidad de conmutación de

los transistores modernos es mucho mayor que la de los

tiristores, por lo que se utilizan en forma amplia en

convertidores de ca-cd y cd-ca, con diodos conectados en

paralelo inverso para proporcionar un flujo de corriente

bidireccional. Sin embargo, las especificaciones de voltaje y

de corriente son menores que las de los tiristores y por lo

que, los transistores se utilizan, por lo general, en

aplicaciones de baja a media potencia. Los transistores de

potencia se pueden clasificar de manera general en cuatro

categorías: Bipolares de juntura (BJT), Semiconductores de

metal de óxido de efecto de campo (MOSFET), de inducción

estática (SIT), bipolares de compuerta aislada (IGBT).

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1.1. DESCRIPCIÓN DE LUMINARIAS

Las luminarias son los aparatos que distribuyen, filtran o

transforman la luz emitida por una o varias lámparas y que

contienen todos los accesorios necesarios para fijar y proteger

las lámparas y conectarlas al circuito de alimentación, CIE

(Commission Internationale de L´Eclairage). Por tal razón las

luminarias deben poseer una serie de características que

determinen su aptitud a la función que deben realizar, y estas

características son de tres tipos: Ópticas o fotométricas,

mecánicas y eléctricas.

a) Ópticas o Fotométricas: En función del porcentaje de

flujo luminoso saliente de la luminaria y emitido por debajo del

plano horizontal que pasa por el eje fuente de luz, Westinhouse

Electric Corporation (1971), las clasifica en:

- Indirecta : Es aquella donde el 90% de la intensidad de

luz de la luminaria se dirige hacia el techo, en ángulos por

encima de la horizontal. Prácticamente, toda la luz efectiva en el

plano de trabajo se refleja hacia abajo por el techo y en menor

medida en las paredes. Puesto que el techo es en realidad la

fuente de luz, la iluminación producida es bastante difusa.

Aunque el alumbrado indirecto no es tan eficiente como algunos

de los otros sistema en términos puramente cuantitativo, su

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distribución uniforme, ausencia de sombras y brillo reflejado lo

hacen frecuentemente el más recomendable para oficinas,

escuelas y otras aplicaciones similares.

- Semiindirecta : Es aquella donde del 60% al 90% de la

intensidad de luz de la luminaria se dirige hacia el techo, en

ángulos por encima de la horizontal, mientras el resto se dirige

hacia abajo. El alumbrado semi-indirecta tiene la mayoría de las

ventajas del indirecto, pero es poco más eficiente y se prefiere a

veces para lograr una mejor relación de brillo entre el techo y la

luminaria en instalaciones de alto nivel luminoso. El medio

difusor empleado en estas luminarias es vidrio o plástico, de

densidad más baja que la de los empleados en los equipos

indirectos.

- General difusa o directa -indirecta : Es cuando la luz se

dirige hacia abajo en ángulo por debajo de la horizontal de un

40 a 60%. La mayor parte de la iluminación existente en el

plano de trabajo es resultado de la luz que procede directamente

de la luminaria, pero hay una porción importante de luz dirigida

al techo y a las paredes laterales. Cuando estas son de calor

claro, la luz dirigida hacia arriba proporciona un fondo más

claro contra el que resulta la luminaria, suministrando una

importante componente indirecta que favorece sensiblemente al

Page 27: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

carácter difuso de la iluminación. La diferencia entre las

clasificaciones generales difusa y directa-indirecta estriba en la

cantidad de luz producida en dirección horizontal. Como ejemplo

del tipo general difusa tenemos el globo envolvente que

distribuye luz casi uniformemente en todas las direcciones,

mientras que la luminaria directa - indirecta produce muy poca

luz en dirección horizontal, debido a la mayor opacidad de sus

paneles laterales. Estas luminarias suelen utilizar en la parte

inferior vidrio, plástico o rejillas para proteger a las lámparas.

- Semidirecta : Es aquella donde del 60 al 90% de la luz

se dirige hacia abajo, en ángulo por debajo de la horizontal. En

esencia, el nivel de iluminación eficaz que este sistema

proporciona en el plano de trabajo normal es resultado de la luz

que viene directamente de la luminaria. La porción de luz

dirigida hacia el techo produce una relativamente pequeña

componente indirecta, y su mayor valor se debe a que más

brillante a la zona del techo que rodea a la luminaria,

resultando de ello una disminución del contraste de brillo.

- Directa : Es cuando la luz se dirige hacia abajo, en ángulo

por debajo de la horizontal entre un 90 y 100%. Un sistema de

alumbrado directo es un eficaz productor de luz en la zona

usual de trabajo. Sin embargo, esta eficacia se consigue

Page 28: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

frecuentemente a expensa de factores de calidad tale como

sombras y deslumbramiento directo o reflejados. Las sombras,

por ejemplo, pueden causar molestia a no ser que las luminarias

sean de gran área o estén muy cerca unas de otras. El brillo

directo y el reflejado pueden ser satisfactorios a causa de la alta

diferencia de iluminancia entre la fuente (luminaria o lámpara

de exposición) y el techo y parte altas de las paredes, más

oscura. Un techo iluminado de pared a pared es una forma de

luminaria de alumbrado directo. La luz procedente de lámparas

o luminarias montada en cavidades del techo se dirige hacia

abajo a través de rejillas o difusores traslúcidos o materiales

refractantes. Estas a su vez en función del ángulo de apertura

del haz (emisión del 50 % del flujo saliente de la luminaria) se

encuentran: Intensiva (0-30°), semi-intensiva (30°-40°),

dispersora (40°-50°), semi-extensiva (50°-60°), extensiva (60°-

70°) y hiper-extensiva (70°-90°).

Asimismo, las luminarias de acuerdo con la geometría de

la distribución del flujo luminoso pueden ser: Con un eje de

simetría o eje de revolución (luminarias globo, reflectores

parabólicos, etc.), con dos planos de simetría (lámparas

fluorescentes o los proyectos rectangulares) y con un plano de

simetría (luminarias de alumbrado público).

Page 29: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

b) Mecánicas: En función del grado de protección que

ejerce sobre la lámpara contra la penetración de cuerpos

extraños (sólidos y líquidos), y el grado de protección contra

daños mecánicos. La norma UNE 20324 en correspondencia con

normas internacionales, indica los grados de protección (IP),

seguida de tres cifras características: La primera cifra indica el

grado de protección de las personas sobre los contactos con las

partes bajo tensión o para pi ezas en movimiento y también el

grado de protección contra la penetración de cuerpos sólidos y

polvo. Se puede ilustrar de la siguiente manera: 0 (ninguna

protección), 1 (protegido contra cuerpos sólidos superiores a 50

mm ), 2 (protegido contra cuerpos sólidos superiores a 12 mm),

3 (protegido contra hilo de acero de diámetro a 2,5 mm ), 4

(protegido contra hilo de acero de diámetro a 1 mm ), 5

(protegido contra el polvo), 6 (protección total contra el polvo).

La segunda cifra indica el grado de protección contra la

penetración de líquidos y se ilustra: 0 (ninguna protección), 1

(protegido contra caída vertical de gotas de agua), 2 (protegido

contra caída de gotas d agua con una inclinación de 15º, 3

(protegido contra la lluvia), 4 (protegido contra las pr oyecciones

de agua), 5 (protegido contra los chorros de agua), 6 (protegido

contra los embates de mar), 7 (protegido contra los efectos de

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inmersión), 8 (protegido contra la inmersión prolongada). La

tercera cifra indica el grado de protección contra los daños

mecánicos y es representada por: 0 (ninguna protección), 1

(resistencia al choque de 0,15 Kgcaídos desde 0,15 m, o 0,225 J

de energía), 3 (resistencia al choque de 0,25Kg. a 0,2 m, o 0,5 J

de energía), 5 (resistencia al choque de 1,5Kg. a 0,4 m, o 2 J de

energía de choque), 7 (resistencia al choque de 1,5Kg. a 0,4 m, o

6 J de energía de choque), 9 (resistencia al choque de 5Kg. a 0,4

m, o 20 J de energía de choque).

c) Eléctricas: Las luminarias deben ser capaces de asegurar

la protección de las personas contra los contactos eléctricos.

Según su grado de aislamiento, estas pueden ser: Clase 0

(provista únicamente de aislamiento funcional, sin dispositivos

de puesta a tierra), Clase I (provista de aislamiento funcional y

dotadas de borne de puesta a tierra), Clase II (provista de doble

aislamiento y, lógicamente, sin borne de puesta a tierra), Clase

III (luminaria alimentada a muy baja tensión de seguridad, es

decir, tensiones inferiores a 50 V).

1.1.1. CARACTERÍSTICAS DE LAS LUMINARIAS

Dentro de las características generales que sirven como

fundamento para establecer las distintas clasificaciones, las

Page 31: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

luminarias deben tener en cuenta aspectos puntuales, que en

definitiva van a condicionar su nivel de calidad. Algunas de

estas características según Fernández y De Landa (1993) son las

siguientes:

a) Diseño del Sistema Óptico: Para éste debe tomarse en

cuenta: Adecuación del tamaño de la óptica de la luminaria,

disminución de la energía reflejada sobre la propia lámpara, y

una selección de los elementos de acuerdo con las emisiones no

visibles de la fuente de luz utilizada. Donde el primero y el

segundo dependen del tamaño de la fuente de luz y potencia

para permitir un control riguroso del flujo luminoso con una

correcta disipación de calor para evitar elevadas temperaturas

por encima de las condiciones normales de operación que

acortarían su vida útil, y con respecto al tercero, la radiación

ultravioleta puede causar efectos de opacidad en algunos

materiales plásticos y problemas de dilatación térmica en

materiales muy absorbentes (Infrarrojos).

b) Posición de Funcionamiento de la Lámpara: Es un

parámetro que debe respetarse para asegurar las prestaciones

nominales de funcionamiento. Esta posición no es la misma

para todas las fuentes de luz, e incluso distintos fabricantes

Page 32: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

ofrecen distintas posiciones de funcionamiento respetándose en

todo momento la posición normal de la lámpara.

c) Rendimiento de la Luminaria: Se define como la relación

entre el flujo saliente de la luminaria (FS) y el flujo de la lámpara

(FL), normalmente expresado en porcentaje. Algunos fabricantes

ofrecen dos valores de rendimiento, superior e inferior, que

corresponde a los obtenidos, considerando los flujos emitidos

por la luminaria por debajo y por encima respectivamente del

plano horizontal que pasa por el eje de la fuente de luz. Otros

valores usuales en catálogos de luminarias de alumbrado

interior son: Utilizancia, que corresponde a la relación entre el

flujo luminoso que llega al plano de trabajo (FT ) que se desea

iluminar y el flujo luminoso saliente de la luminaria (Fs), y

coeficiente de utilización, que es la relación entre el flujo

luminoso que llega al plano de trabajo y el flujo luminoso de la

lámpara.

d) Control de Deslumbramiento: Son sistemas adoptados

por distintos países para evaluar el deslumbramiento por una

luminaria determinada, entre los que destacan: Método VPC

(Probabilidad de Confort Visual) en Norteamérica, sistema

British IES de deslumbramiento en Gran Bretaña, límites de

luminancia en Australia, y curvas límite de luminancia adoptado

Page 33: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

en diferentes países de Europa y basado en la CIE (Comisión

Internacional de Iluminación) que establece un sistema

simplificado, en forma de tablas de valores límite de

luminancias, según distintos ángulos de visión en las

direcciones de observación longitudinal y transversal de las

luminarias.

e) Condiciones Térmicas y de Ventilación: Para estas deben

considerarse los siguientes aspectos: Si la luminaria es cerrada

o si es abierta. En vista, que una disipación térmica no

adecuada en el primer caso puede producir calentamiento de la

lámpara por encima de los valores normales de operación,

mientras que el movimiento de aire alrededor de la lámpara y el

sistema óptico, pueden ocasionar disminución del flujo luminoso

por acumulación de suciedad en su superficie para el segundo

caso. Ambos casos, se sitúan entre las luminarias ventiladas, en

las que el paso de aire (a menudo filtrado para evitar la

introducción del polvo) a través de las lámparas ejerce un efecto

de limpieza y adecuación de la temperatura de trabajo de las

mismas, logrando el mantenimiento del flujo luminoso. También

existe posibilidad de mejora, tanto de las prestaciones del

sistema de iluminación como de las condiciones ambientales,

Page 34: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

con la integración de las luminarias en los sistemas de

climatización (luminarias aire-luz o agua-luz).

f) Condiciones Acústicas: Generalmente las condiciones

acústicas se encuentran ligadas a las aplicaciones de alumbrado

interior y se puede atribuir la aparición de este ruido a dos

factores: Generación de ruido en la propia luminaria y

transmisión de ruido a través de canalizaciones o falsos techos,

hacia otro lugar distante del de generación.

g) Vibración: Pueden utilizarse elementos de amortiguación

para el acoplamiento de las luminarias, con el fin de evitar que

se transmitan vibraciones a través de los elementos

estructurales y perturbar los equipos de iluminación.

h) Mantenimiento: Previamente a la realización de una

instalación deben considerarse los factores ambientales en los

cuales va a trabajar la luminaria, para seleccionar los materiales

apropiados (estabilidad, duración, etc.) a las condiciones del

entorno. Aún en los casos en que el estudio haya sido riguroso

en este aspecto, debe tenerse en cuenta que la luminaria va a

requerir un mantenimiento para minimizar la depreciación del

flujo luminoso durante el tiempo de operación, además de la

calidad del producto en cuanto a su bajo factor de depreciación

(si ha sido correctamente seleccionado), otros aspectos como la

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facilidad de acceso a las lámparas, sistema óptico o equipos

auxiliares revisten importancia en orden a disminuir los costos

de mantenimiento.

1.1.2. TIPOS DE LUMINARIAS

Los tipos de luminarias existentes se pueden clasificar de

la siguiente forma:

a) Luminarias para lámparas incandescentes: Son

luminarias que por su carácter de baja eficacia luminosa

(incluso en su variante halógena), son utilizadas en las

aplicaciones generales de interior, dirigiendo el flujo luminoso

hacia direcciones determinadas mediante sistemas de

proyección, superficiales o empotrados. Se diseñan

fundamentalmente para los sectores doméstico y comercial,

donde las consideraciones de tipos estético priman sobre las

puramente luminotécnicas en el alumbrado doméstico, mientras

que en el alumbrado comercial se tiende a un compromiso entre

ambos factores, prevaleciendo uno otro según la aplicación

concreta que se trate.

b) Luminarias para lámparas fluorescentes: Son las más

utilizadas en aplicaciones de alumbrado comercial interior

(oficina, tienda, almacenes, etc.), e incluso en el sector

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industrial cuando la altura de montaje es inferior a 5-6 metros.

La gama de luminarias fluorescentes es la más extensa, desde la

forma más simple, una regleta que soporta una lámpara

desnuda, hasta las luminarias más elaboradas que incorporan

sistemas de reflexión, direccionamiento y apantallamiento de la

luz emitida por la lámpara. En cuanto al número de lámparas

que pueden admitir, pueden encontrarse por lo general,

luminarias capaces de albergar desde 1 hasta 4 tubos, con

variantes para las tres potencias básicas (18, 36 y 58 W).

Además, los sistemas de direccionamiento y control del flujo

luminoso, se basan en la utilización de diferentes superficies

ópticas en las que se encuentran:

- Reflectores: Son superficies de tipo especular que reflejan

la luz emitida por la lámpara, aumentando su intensidad

luminosa en determinadas direcciones, y por lo general van

acompañados de sistemas de apantallamiento, donde los

materiales más utilizados son: Acero esmaltado, aluminio

anodizado, vidrio azogado.

- Refractores: En ocasiones llamados también llamados

difusores prismáticos, refractan la luz procedente de las

lámparas y reflectores, en direcciones privilegiadas de forma que

establecen en control de las intensidades luminosas y,

Page 37: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

parcialmente, del deslumbramiento, en estas se emplean

mayoritariamente, los materiales plásticos como: Metacrilato y

policarbonato.

- Difusores: Son elementos que recogen la luz de las

lámparas y la reflejada difundiéndola prácticamente en todas las

direcciones, son de materiales plásticos opalizados que

contribuyen a disminuir la luminancia de la luminaria, entre

ellos se destacan: Poliestireno y metacrilato. Además, el

apantallamiento de las luminarias se asegura de un modo

mucho más eficaz que con los refractores y difusores

prismáticos, mediante la utilización de los sistemas de rejillas

cuadriculadas y rejillas de lamas transversales, donde la

primera forma una retícula cuadrada como elemento de cierre de

la luminaria, asegurando el apa ntallamiento en las dos

direcciones longitudinal y transversal, sus materiales más

utilizados suelen ser plástico (poliestireno) y acero esmaltado.

En cuento a la segunda, ésta proporciona apantallamiento

únicamente en dirección longitudinal y las lanas pueden ser

planas o en forma de V, donde su interdistancia es variable de

acuerdo a los tipos, es decir, dimensiones de retícula

(normalmente superior a 30 mm), y están fabricadas en acero

esmaltado o aluminio anodizado.

Page 38: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

c) Luminarias para lámparas de descarga en alta presión:

Estas pueden dividirse en tres grupos:

- Para grandes alturas (Intensivas): Estas existen de dos

versiones, una para lámparas elípticas y otra para lámparas

reflectoras, suelen estar sus rendimientos entre el 80 y 95 % con

una potencia entre 250 y 1000 W. Son adecuadas para alturas

superiores a los 6 metros, dado que las dimensiones verticales

de la luminaria no son críticas se construyen en dos piezas,

donde una de ellas corresponde al sistema óptico (reflector,

alojamiento de la lámpara) y la otra, situada por encima de la

primera, dedicada al alojamiento del equipo auxiliar; esta

disposición trata de facilitar el mantenimiento y desmontaje de

la luminaria. Suelen estar diseñadas para operar en ambientes

de hasta 45-50 °C.

- Para alturas pequeñas (Extensivas): Estas en oposición a

las de grandes alturas, son utilizadas para alturas inferiores a

6 metros, dado que tienen distribuciones mucho más extensivas

que las anteriores. Se diseñan para que sean lo más planas

posibles, con la lámpara en posición horizontal y los equipos

auxiliares situados lateralmente, que generalmente están

separados del sistema óptico y con acceso independiente. Su

rendimiento suele estar entre el 75 y 85 %, emitiendo toda la luz

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hacia el hemisferio inferior con una potencia que se encuentra

entre 150 y 400 W.

- Direccionales (Proyectores): Son equipos intensivos, cuyas

formas fotométricas se presentan en coordenadas rectangulares,

puesto que su haz de proyección corresponde a un ángulo muy

limitado, y los valores concretos de intensidad luminosa se

ofrecen en forma de tablas de doble entrada, a partir de los

ángulos B y β, donde B = 0° es el plano longitudinal y β = 0° el

transversal, con una potencia variable entre 150 y 2000 W. Son

destinados a la iluminación exterior de grandes espacios y desde

largas distancias, o en alumbrado interior cuando no es factible

realizar una distribución uniforme de luminarias suspendidas

por razones de seguridad o de obstrucciones en los haces de luz,

y pueden ser de tipo parabólico o rectangulares.

1.1.3. APLICACIONES DE ALUMBRADO DE INTERIORES

En éste existen tres sistemas relacionados con la

distribución de luz sobre el área a iluminar. Taboada, José

(1979), los define de la siguiente manera:

- Alumbrado General: Se denomina de esta forma al

alumbrado en el cual el tipo de luminaria, su altura de montaje

y su distribución se determinan de forma que se obtenga una

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iluminación uniforme sobre toda la zona a iluminar. La

distribución luminosa más normal se obtiene colocando las

luminarias de forma simétrica en filas. Este sistema de

alumbrado presenta la ventaja de que la iluminación es

independiente en los puestos de trabajo, por lo que éstos pueden

ser dispuestos o cambiados en la forma que se desee. Tiene el

inconveniente de que la iluminación media proporcionada debe

corresponder a las personas que precisen mayor iluminación, o

a las zonas que por su trabajo requieren niveles más altos.

- Alumbrado General Localizado: Consiste en colocar las

luminarias de forma que además de proporcionar una

iluminación general uniforme, permita aumentar el nivel de las

zonas que lo requieran, según el trabajo en ellas a realizar.

Presenta el inconveniente de que si se efectúa un cambio de

dichas zonas hay que reformar la instalación de alumbrado.

- Alumbrado Localizado: Consiste en producir un nivel

medio de iluminación general más o menos moderado y colocar

un alumbrado directo para disponer de elevados niveles medios

de iluminación en aquellos puestos específicos de trabajo que lo

requieran. Para eliminar en todo lo posible las molestias de

continuas y fuertes adaptaciones visuales que lleva consiga este

sistema de alumbrado, debe existir una relación entre el nivel de

Page 41: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

iluminación de la zona de trabajo y el nivel de iluminación

general del local.

La experiencia ha demostrado que un alumbrado general

en locales destinados a oficinas, talleres, etc., proporciona las

mejores condiciones de visibilidad dando al ambiente un efecto

sereno y armonioso, mientras que los alumbrados general

localizado y localizado, van siendo un tanto desusados debido a

la evolución de las lámparas de descarga eléctrica, pues estas

ofrecen un elevado rendimiento luminoso, los altos niveles

requeridos para los mismos se alcanzan de forma económica con

una iluminación general. Para el cálculo del alumbrado interior

debe partirse de los datos fundamentales relativos a: Tipo de

actividad a desarrollar, dimensiones y características físicas del

local a iluminar, conocidos estos datos se puede fijar la

iluminancia media a obtener y las condiciones de calidad que

debe cumplir el alumbrado de acuerdo con los factores que

influyen en la visión, para llegar a determinar el tipo de

luminaria, la clase de fuente de luz más adecuadas, el sistema

de alumbrado más idóneo y la distribución más conveniente.

Con los datos anteriores se efectúan los cálculos

correspondientes para hallar el flujo luminoso necesario y fijar

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respecto al mismo la potencia de las lámparas, el número de

puntos de luz y la distribución de las luminarias.

Para efectos de esta investigación la iluminación persigue

tres objetivos principales: Atraer al cliente, iniciar o motivar la

compra y completar la operación de venta, mediante la cantidad,

calidad y efecto de luz sobre los objetos expuestos, reflejando

sus propiedades y el cliente se sienta suficientemente intrigado

para requerir una mayor información visual o aproximarse

físicamente al mismo. A esto se agrega, tomando en cuenta las

necesidades del alumbrado interior aplicado en tiendas y

almacenes, los factores que inciden en el grado de calidad de

las instalaciones, como son:

- Nivel de iluminación: Ésta corresponde al espacio que se

pretende iluminar (escaparates, mostradores, interior general,

etc.), del tamaño del tipo de tienda y del entorno comercial en

que se encuentre. Algunas recomendaciones de diversos países

europeos, dan los siguientes valores de iluminancia: Alumbrado

interior General de 500 a 1000 lux en un entorno muy

iluminado, o de 300 a 500 lux sí el entorno es poco iluminado.

- Relaciones de luminancia: En estas deben evitarse un

aspecto monótono, mediante un adecuado contraste de

luminancias (techo, paredes, suelo, productos y mobiliarios),

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pero a la vez debe permitir distinguir con claridad los detalles de

los productos expuestos, y esta relación de luminancias de los

objetos y sus alrededores debe ser superior a 3:1

aproximadamente hasta 5:1.

- Deslumbramiento: Éste se utiliza como un método de

impactar la atención del espectador, aunque su efecto es

discutible, en vista que en general produce el alejamiento del

cliente por un simple mecanismo de confort visual, y éste se

basa en el apantallamiento de las luminarias.

- Color: Este depende del tipo aplicación de la decoración,

y en todos los casos el rendimiento debe ser bueno (85 – 100).

- Modelado: En esta aplicación es esencial el relieve y el

volumen que son las características distintivas que el cliente

requiere, para ello debe aportarse luz desde distintas

direcciones, con el fin de conseguir el relieve del objeto y evitar

la formación de sombras duras excesivamente marcadas.

Asimismo, hay que recordar que para obtener estos

factores de calidad es necesario tener las luminarias que

proporcionen y tengan las características adecuadas para

cumplir la iluminación adecuada. Entre las más usuales se

pueden señalar: Para lámparas de dimensiones reducidas

(incandescentes, halógenas, fluorescentes miniaturizas,

Page 44: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

halógenos y sodio), para tubos fluorescentes (empotrado y

superficial o adosado al techo), por último para lámparas de

vapor de mercurio de alta presión y halógenos metálicos.

1.1.4. CÁLCULOS PARA UN PROYECTO DE ILUMINACIÓN

Al proyectar un sistema de alumbrado, lo primero que se

requiere es elegir un equipo que proporcione el máximo confort

visual y él más alto rendimiento compatible con las limitaciones

impuestas al proyectista. Por consideraciones de orden práctico,

la zona a iluminar puede condicionar seriamente dicha

selección. Una vez determinadas las luminarias a utilizar y el

nivel de iluminación requerido, es posible calcular el número de

luminarias necesarias para producir tal iluminación, que en este

caso es el método de los lúmenes, ya que proporciona la

iluminación media de un local y el que suele emplearse para las

áreas amplias en las que la iluminación es sensibl emente

uniforme.

Este método está basado en la definición del lux, que es

igual al lumen por metro cuadrado, y por lo tanto su fórmula

queda de la siguiente manera:

Sistema Métrico Décimal Nivel de Iluminación (Luxes) = Lúmenes Efectivos

Área (mts2)

Page 45: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

Sistema Inglés Nivel de Iluminación (Footcandles) = Lúmenes Efectivos

Área (fts2)

Conociendo la emisión luminosa inicial de cada lámpara

(dato suministrado por el fabricante), el número de estas en la

zona y el área en metros cuadrados, pueden calcularse los

lúmenes por metro cuadrado generados inicialmente en una

determinada área. Este valor, sin embargo, difiere del número de

lux en dicha área, ya que algunos lúmenes son absorbidos por la

luminaria, y también debido a otros factores tales como la

suciedad de la luminaria, la disminución gradual de la emisión

de luz de lámparas, etc. Estos factores, entre otros, se toman en

consideración en la fórmula del método de los lúmenes:

Lámparas por luminaria x Lúmenes por lámpara x

Nivel en lux = Coeficiente de Utilización x Factor de Perdidas Área por luminaria

Número de Lámparas = Nivel Luminoso en lux x Superficie

Lúmenes por lámpara x Coeficiente de Utilización x Factor de Conservación

Número de Luminarias = Número de Lámparas Lámparas por Luminarias

2. LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO DE ALTA PRESIÓN Estas basan su producción de luz en el principio de la

luminiscencia, obtenida por la descarga eléctrica en el seno de

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mercurio gasificado (tubo de Geissler), y consiste en que los

portadores de cargas existentes sean acelerados a grandes

velocidades bajo la acción del campo eléctrico que aparece entre

los electrodos en la atmósfera enrarecida de la lámpara (a

presión de algunos mm de mercurio), de manera que pueden

sobre todos los electrones, producir la excitación luminosa en la

envoltura de los átomos que forman las moléculas de gas o

vapor con que chocan en su camino. Aun sin haber campo,

existen siempre portadores de cargas aislados, pues la radiación

radioactiva terrestre, la radiación cósmica y en pa rte también la

radiación solar producen siempre una cierta ionización, y

gracias a ella puede producirse el paso de corriente. Los

portadores de cargas en movimiento producen a su vez nueva

ionización; en la atmósfera enrarecida recorriendo caminos

libres lo suficientemente largos para alcanzar la energía cinética

necesaria para ionizar las moléculas o átomos que encuentre, y

al chocar con contra el cátodo liberan allí los nuevos electrones,

de este modo el número de portadores de cargas que recorren el

campo eléctrico aumentan en forma de alud, aumentado

naturalmente al mismo tiempo el número de choques de

excitación y la intensidad luminosa.

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En otras palabras, afirma Taboada, José (1971) que el

rendimiento luminoso de la descarga en vapor de mercurio y

también las características de la misma dependen

principalmente de la presión del vapor y de la intensidad de la

corriente de arco. A bajas presiones, el vapor de mercurio emite

casi exclusivamente radiaciones ultravioletas (invisibles) con

longitud de onda de 253,7 nm que se emplean para excitar

sustancias luminiscentes en lámparas fluorescentes; al

aumentar la presión dichas radiaciones ultravioletas tienden a

desaparecer, destacando mayor longitud de onda que se

encuentra más próximas a la zona visible del espectro (380 nm a

760 nm), en la cual aparecen cuatro rayas principales con

longitudes de onda e 405 nm (violeta), 436 nm (azul) 546 nm

(verdes), 577 nm y 579 nm (amarillo), estas dos últimas

formando una sola línea por su gran proximidad. En la zona

ultravioleta y a una longitud de onda de 365 nm, aparece una

raya intensa que se aprovecha para la producción de luz negra,

filtrando la radiación de la descarga en vapor de mercurio

mediante un vidrio especial (vidrio de Wood), el cual tiene la

propiedad de absorber todas las radiaciones excepto la de esa

longitud de onda (lámparas de luz negra HQV). Por otra parte,

las rayas correspondientes a 313 y 297 nm en la región

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ultravioleta media, se emplean con filtros de cristal de cuarzo

que transmiten esas longitudes de onda, para producir luz

artificial y aprovechar sus efectos en el tratamiento

antirraquítico, formación de vitaminas E y bronceado de la piel.

Por el modo de producirse la luminosidad pueden distinguirse

dos tipos característicos de lámparas de vapor de mercurio: De

ampolla clara, cuyo espectro corresponde a la propia emisión del

tubo de descarga (carente de rayas rojas) y, de color corregido,

donde se incorporan sustancias fluorescentes (vanadato de itrio)

en la pared interna de la ampolla, capaces de aprovechar la

radiación ultravioleta emitida por el tubo de descarga, para su

conversión en radiación visible (fundamentalmente roja entre

610 y 720 nm). Agrega Fernández Salazar y De Landa (1993),

que a estas se suman otros tipos básicos de lámpara: luz

mezcla, halogenuros metálicos y otras basadas en el mismo

principio, destinadas a características especiales. Donde la

primera, no es más que una lámpara de vapor de mercurio de

color corregido con balasto incorporado (filamento de tungsteno)

situada alrededor del tubo de descarga, donde el reparto de

tensión (potencia) entre el filamento y el tubo de descarga

consiste en obtener una duración del filamento acorde a la del

tubo de carga, teniendo en cuenta que en el encendido casi la

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totalidad de la tensión de red se aplica al filamento, y

estabilidad suficiente de la descarga. En cuanto a la segunda,

esta contiene diversos aditivos metálicos en el tubo de descarga,

generalmente en forma de yoduros (disprosio, galio, indio, litio,

escandio, sodio, talio, torio, etc.), dado que la mayoría de estos

en estado libre atacan el cuarzo del tubo de descarga, de modo

que las líneas de emisión de estos metales cubran las zonas

apropiadas del espectro visible, con el objetivo de potenciar la

eficacia luminosa, el rendimiento de color o ambas

simultáneamente, y se pueden distinguir dos tipos básicos: Con

ampolla exterior de vidrio y con ampolla exterior de vidrio de

cuarzo. Por último, las lámparas de vapor de mercurio

especiales tienen las mismas aplicaciones que los tubos

fluorescentes especiales.

2.1. COMPONENTES DE LAS LÁMPARAS DE VAPOR DE

MERCURIO DE ALTA PRESIÓN

Estas se describen a continuación tomando en cuenta las

características de cada una sus tipos, en las que se encuentran:

- Tubo de descarga: parte esencial de la lámpara en el que

se produce la descarga, construido de cuarzo debido a la alta

presión del vapor de mercurio producto de la elevada

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temperatura de arco (750 °C). Su forma es cilíndrica, con los

extremos semiesféricos con dos electrodos similares a los de las

lámparas fluorescentes con una base de tungsteno en espiral

recubierta de sustancias emisoras de electrones (óxidos o

carbonatos de estroncio, bario, torio y otros aditivos alcalino-

térreos que dependen de la tendencia adoptada por el fabricante)

y, otro electrodo auxiliar de encendido (no presente en las de

halogenuros metálicos), colocado muy próximo a uno de los

electrodos principales, pero conectado al polo opuesto a través

de una resistencia óhmica de 10 – 30, además contiene unos

miligramos de mercurio puro exactamente dosificado y argón o

argón con neón para facilitar la descarga (gas de llenado).

- Ampolla exterior: esta es por lo general de forma ovoide y

vidrio endurecido, aunque se pueden encontrar de diferentes

formas como: Globo, parabólica reflectora, tubular, etc.), su

diseño es para soportar cambios bruscos de temperatura, y

soportar al tubo de descarga, proporcionándole aislamiento

térmico a través del gas de llenado que existe entre el tubo de

descarga y ella (mezcla de argón y nitrógeno), que a la vez evita

la oxidación atmosférica de las partes metálicas, así como

impedir la separación de los componentes halogenados

(lámparas de halogenuros metálicos) por gravedad, para que

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ésta pueda funcionar con un grado suficiente de libertad de la

posición de instalación.

- Casquillos: Rosca para la sujeción al portalámpara y

conducir la corriente a los electrodos, generalmente provisto de

rosca Edison (E) para la ampolla exterior, o en algunos casos

Cerámicos (R) para las de tubo de cuarzo.

2.2. CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS

LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO DE ALTA

PRESIÓN

Estas lámparas arrancan a tensiones de red (220 V),

empleando aparatos de alimentación adecuados que dependen

del tipo característico de lámpara, bi en sea, de vapor de

mercurio propiamente dicha, o las que se derivan de ellas como:

luz de mezcla y halogenuros metálicos. No obstante, su

encendido, reencendido, temperatura de color, rendimiento de

color y duración, está sujeto a cada tipo característico, como se

explica a continuación:

- Lámparas de Vapor de Mercurio: Al conectar ésta lámpara

a la red, a través de un balasto, se produce una descarga entre

el electrodo principal adyacente y el auxiliar de encendido, que

ioniza el mercurio haciéndolo conductor y disminuye la

Page 52: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

resistencia eléctrica del espacio comprendido entre los dos

electrodos principales hasta un valor que permita se establezca

una descarga eléctrica entre ellos, es decir, la descarga

evoluciona, se incrementa la temperatura, el mercurio se

evapora progresivamente y aumenta su presión, confinando la

descarga a una región estrecha en el eje del tubo y la emisión

pasa a ser propia del mercurio, que posteriormente a través del

balasto inductivo logra en definitiva la estabilización de la carga.

El tiempo total de encendido es del orden de 4 a 5 minutos, y la

intensidad de arranque puede llegar a 1,5 a 1,9 veces la

corriente nominal, lo que obliga a sobredimensionar el circuito

de alimentación.

La alta presión hace imposible el reencendido inmediato,

por tal razón, es preciso un período de 3 a 6 minutos para

reducir la presión a valores requeridos. La temperatura de color

está entre 3500 a 4500 K, con un rendimiento de color de 40 a

45 IRC, aunque existen lámparas con reproducción cromática

mejorada que alcanza el valor de IRC 60. Su vida media,

depende de la pérdida de materia emisora de los electrodos, y se

establece en cifras del orden de 24000 horas. Su vida útil, está

determinada por la reducción del flujo luminoso, fijada para una

instalación, encontrándose en unas 8000 horas.

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- Luz Mezcla: Esta en la conexión a la red, emite un flujo

luminoso superior al valor de régimen a través del filamento de

tungsteno, que se encarga de soporta la mayor parte de la

tensión de la red, de esta forma, a medida que evoluciona la

descarga y aumenta la tensión en el tubo, disminuye el

filamento hasta llegar a las condiciones de régimen, logrando el

encendido alrededor de los 2 minutos, y de la misma forma que

las lámparas de vapor de mercurio no permite un encendido

inmediato. Su temperatura de color está en el orden de los 3600

K, con un 60 IRC. Su duración, está condicionada a la duración

del filamento, siendo esto la principal limitación de este tipo de

lámparas, y únicamente se ofrece el dato de vida media, que se

establece alrededor de las 6000 horas.

- Lámparas de halogenuros metálicos: El inicio de descarga

en este tipo de lámparas requiere la utilización de tensiones

muy elevadas (1,5 a 5 kV), debido a la presencia de los

halogenuros, por tal razón es necesario un circuito electrónico

(arrancador) que suministre un pico de tensión elevado, y se

desactive ya iniciada la descarga. No obstante, existen

lámparas, que no exigen arrancador externo, sino que

provocan el encendido mediante un interruptor bimetálico

incorporado en la lámpara. El período transitorio, hasta

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alcanzar las condiciones de régimen puede alcanzar desde 3

a 5 minutos, o 10 minutos en algunos tipos de lámpara, y

para su reencendido se requiere de varios minutos de

espera, hasta retornar a las condiciones de presión

adecuada, a menos que posean arrancadores especiales que

permite el reencendido en caliente, y suministre picos de

tensión de 35 a 60 kV. En cuanto, a la temperatura de color

y rendimiento de color están sujeto a la tendencia de

fabricación adoptada, es decir, los aditivos empleados para

formar estas lámparas como son: Sodio, talio e indio (4400

K y IRC 65); Sodio y escandio (3000 a 4800 K, y IRC 80-85);

así como disposio y talio (5800 a 6000 K, y IRC 85).

Asimismo, la duración de vida media es de 10000 horas en

las que tienen potencia pequeña y entre 2000 a 6000 horas,

las de grandes potencias.

2.3. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Y ENERGÉTICAS

Se indican únicamente las correspondientes a lámparas de

color corregido, considerando que las de ampolla clara

pertenecen a la categoría de aplicaciones especiales. Todos los

datos corresponden a lámparas de ampolla ovoide.

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TABLA 1. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Y ENERGÉTICAS DE LÁMPARAS DE VAPOR MERCURIO COLOR CORREGIDO (40 –45 IRC). (ARRIETA, ENIO Y VASQUEZ, NEUMAN; 2000) Potencia

(W)

Flujo Luminoso

(lm)

Eficacia

(lm/W)

Eficacia con auxiliares

(lm/W)

50 2000 40 32

80 3800 48 40

125 6300 50 45

250 13500 54 51

400 23000 58 54

700 42000 60 57

1000 60000 60 57

2000 125000 63 60

TABLA 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Y ENERGÉTICAS DE LÁMPARAS DE VAPOR MERCURIO COLOR CORREGIDO (60 IRC). (ARRIETA, ENIO Y VASQUEZ, NEUMAN; 2000) Potencia

(W)

Flujo Luminoso

(lm)

Eficacia

(lm/W)

Eficacia con auxiliares

(lm/W)

50 2000 40 32

80 4000 50 43

125 6500 52 46

250 14000 56 52

400 24000 60 57

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3. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TÉCNICA Y ECONÓMICA.

Todo diseño de ingeniería debe cumplir con las

necesidades del cliente o de la empresa dados sus

requerimientos, así como también tiene que ser factible

técnica y económicamente, aunque un equipo pueda

cumplir con todas las necesidades, pero si no es factible

económicamente se puede considerar que este no es

rentable para la empresa. El diseñador debe considerar

estos dos aspectos antes de comenzar a diseñar y sobre

todo a construir el equipo, por tal motivo se realizó el

estudio sobre estos dos aspectos para desarrollar el

prototipo del sistema de control de iluminación la cual se

expone a continuación.

Estudio Técnico: A través de los planos y el método de

cavidad zonal se determinó que implantando una buena

estrategia de control se puede ahorrar considerablemente el

consumo eléctrico y obtener una iluminación adecuada y

uniforme tal como se muestra en la figura 4 . Se puede

observar que existen cuatro niveles de iluminación, cada

nivel enciende un 25% del sistema de alumbrado, además el

encendido de la misma es uniforme y cada nivel enciende

automáticamente dependiendo del nivel de iluminación del

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área, cada zona tiene un área de cobertura de más de

1.225 metros cuadrados y las lámparas tienen una

separación uno del otro de cinco metros.

FIGURA 4. ESTRATEGIA DE CONTROL PARA EL ENCENDIDO DE LAS LÁMPARAS HDK (ARRIETA, ENIO Y VASQUEZ, NEUMAN; 2001).

Además, al aprovechar la luz solar como fuente de luz

para encender solo las lámparas necesaria se estima

obtener un ahorro energético considerable. Esta estimación

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obedece al considerar que de la radiación total emitida por

el sol, cerca del 60% llega transformada en energía

calorífica y en resto en otras radiaciones invisible, siendo el

porcentaje de radiación transformada en luz visible de un

40% aproximadamente.

En general, el sistema de control de iluminación

conjuntamente con la estrategia de control se puede llegar

ahorrar un 20% y la luz natural en espacios grandes y con

superficies acristaladas se puede generar hasta un 30% de

ahorro. En conclusión se estima que ofrezca a la empresa

un ahorro energético consumido solo por el sistema de

alumbrado de las lámparas HDK entre un 35% y un 40%.

Estudio Económico: este se basa al realizar el calculo

promedio del consumo eléctrico de la tienda Makro

Maracaibo y compararlo con el consumo eléctrico del

sistema de alumbrado de las lámparas HDK. En el tabla 3,

se muestra el consumo eléctrico mensual de la tienda,

donde se obtiene que el promedio mensual en bolívares es

de 19.726.882.Bs. y en kilovatios por hora es de 517.333

Kwh mensuales, por otro lado al realizar los cálculos del

consumo eléctrico promedio del sistema de alumbrado de

las lámparas HDK a través de los planos eléctrico de la

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tienda se determinó que es de 43.000 Kwh

aproximadamente, el cual representa un 8.30% del consumo

eléctrico total de la tienda que al representarlo en bolívares

es de 1.637.331 Bs, el resto es consumido por los equipos

de refrigeración, luminarias, sistemas, bombas, entre otros,

este ultimo calculo se determinó al multiplicar las 348

lámparas HDK por los kilovatios (400W) y sumarlos por las

horas que trabajan cada unos de los circuitos al mes.

TABLA 3. CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE LA TIENDA MAKRO MARACAIBO. (ARRIETA, ENIO Y VASQUEZ, NEUMAN; 2001). AÑO '2000 DEMANDA CONTRATADA DEMANDA FACTURADA CONSUMO

MESES (KVA) Bs Bs./Kva (KVA) Bs. Bs./Kva (KWH) Bs Bs./Kwh

Ene-00 1500 7,119,000 4,746 1500 7,119,0004,746.00463,20018,715,827 40.41

Feb-00 1500 7,164,000 4,776 1500 7,164,0004,776.00453,60018,507,247 40.80

Mar-00 1500 7,163,310 4,776 1500 7,163,3104,775.54 465,60018,727,101 40.23

Abr-00 1500 7,163,310 4,775.54 1500 7,163,3104,775.54 468,00018,761,889 40.09

May-00 1500 7,163,310 4,775.54 1500 7,163,310 4775,54 511,20019,823,877 38.78

Jun-00 1500 7,163,310 4,776 1500 7,163,310 4,776 513,60019,834,792 38.62

Jul-00 1500 7,126,500 4,751 1500 7,126,500 4,751 532,80020,102,579 37.73

Ago-00 1500 7,098,000 4,732 1500 7,098,000 4,732 547,20020,170,686 36.86

Sep-00 1500 7,097,895 4,732 1500 7,097,895 4,732 556,80020,243,073 36.36

Oct-00 1500 7,097,895 4,732 1500 7,097,895 4,732 568,80020,466,073 35.98

Nov-00 1500 7,097,895 4,732 1500 7,097,895 4,732 547,20019,996,441 36.54

Dic-00 1500 7,098,000 4,732 1500 7,098,000 4,732 580,00021,373,001 36.85

Por tanto, se considera un ahorro energético de un

35% a un 40% aproximadamente de los 8.30% que

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consumen las lámparas HDK, llevando el consumo eléctrico

de las lámparas HDK entre un 5.40% y 5.10%, obteniendo

un ahorro en bolívares entre 573.065 y 654.932 Bs.

mensual aproximadamente, la cual anualmente obtendría

unas utilidades de 6.876.790 a 7.859.188 Bs. sin

considerar el índice de inflación.

Por ultimo, el costo del equipo y su instalación es

accesible para la empresa, así como también su

mantenimiento y los repuestos, en el cuadro 4, se muestra

el costo del equipo, la cual es de 206.430 Bs.

aproximadamente y los costo de manipulación e instalación

del equipo se estima que este alrededor de 5.000.000 Bs.,

esto suma 5.206.430 Bs., monto que se estima que retorne

a la empresa en diez mes, ya que el ahorro energético esta

entre 573.065 y 654.932 Bs. Mesual, por otro lado el

sistema de control de iluminación no necesita de muchos

mantenimientos en tal caso seria cada seis meses para

librarlo de polvo a execión de los sensores que se

recomendaría que fuera cada tres meses, el costo del

mantenimiento no se refleja en el presupuesto ya que el

mantenimiento es muy sencillo y lo podría realizar el mismo

obrero del departamento de mantenimiento, en cuanto a los

Page 61: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

repuestos como se muestra en el tabla 4, es bastante

económico y accesible en el mercado.

Dadas estas dos variables de estudios y despues de

haber analizado cada una de ellas, se concluyo que el

sistema de control de iluminación es retable tecnica y

economicamente para la empresa, ya que los costos del

equipo y su instalación es accesible y sobre todo la

inversión es retornable a mediano plazo.

4. RESEÑA HISTÓRICA DE LA TIENDA MAKRO

MAKRO COMERCIALIZADORA S.A., es una empresa que

se dedica a la comercialización y ventas de productos

alimenticios y no alimenticios, operando en VENEZUELA

desde el año 1991. Ella es una unidad de negocios asociada

a la compañía SHV multinacional con sede en ULTRECHT

HOLANDA, división MAKRO internacional.

Inició sus actividades en Holanda en el año 1968 y en

pocos años ha alcanzado un desarrollo gigantesco por todo

el mundo expandiendo sus operaciones hacia países como

Bélgica, Inglaterra, España, Brasil, Argentina, Taiwan,

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TABLA 4. COSTO DEL PROTOTIPO DEL SISTEMA DE CONTROL DE ILUMINACIÓN, (ARRIETA, ENIO Y NEUMAN VASQUEZ; 2001). Cantidad Descripción Precio

unitar io Total

51 Res is tenc ia de 470Ω, ½ Watt , 5% to leranc ia 20 1 .020 02 Capaci tor 10pf , ceramico 120 240 01 Capaci tor 1µ f , 25 vo l t ios 80 80 01 Capaci tor 0 .01µ f ceramico 120 240 02 Capaci tor 150pf , ceramico 120 240 08 Transistor 123AP NPN 80 640 32 Transistor ECG189 300 9 .600 16 LDR Fotores is tenc ia 500 8 .000 13 Pulsadores 200 2 .600 01 Diodo led 80 80 32 Luz pi loto 120Volt 300 9 .600 02 C. I . ECG74148 Codi f icador 530 1 .060 01 C.I . NE555 Temporizador 250 250 32 Relé de 5 Vol t ios 1 .500 48 .000 01 C. I . ECG4051B Mult ip lexor 400 400 01 Convert idor A/D 8 b i t 3 .500 3 .500 08 Potenciometro de 500Ω 120 960 01 Potenciometro de 1MΩ 120 120 01 Potenciometro de 10KΩ 120 120 02 Res is tenc ia 10KΩ, ½ Watt , 5% To leranc ia 20 40 01 Res is tenc ia de 1KΩ, ½ Watt , 5% To leranc ia 20 40 01 Microcontrolador 5 .000 5 .000 06 C. I . ECG74374 reg istro f l ip- f lop D 900 5 .400 03 Dip lay de 7 segmentos , 2 d ig i tos 800 2 .400 02 C. I . ECG7432 450 900 01 C. I . ECG74244 800 800 01 C. I . ECG7404 450 450 01 Cr ista l osc i lador de 4Mhz 500 500 05 C. I . ECG7447 BCD 7 segmentos 800 4 .000 32 Suiche de tres t iempo 300 9 .600 01 20 metros de cable te le fón ico 350mts 7 .000 13 Baquel i ta per forada 14x11 cm 2 .500 32 .500 01 Conso la para e l equipo de 37x48 cm 30 .000 30 .000 01 C. I . ECG74155 Decodi f icador 700 700 02 Pintura en espray color amari l lo 1 .500 3 .000 24 Torni l lo 1 ½ pulgadas 20 480 03 Plus de 2bits hembra/macho 150 450 02 Plus de 4bits hembra/macho 160 320 12 Plus de 8bits hembra/macho 320 3 .800 01 Transformador de 18Volt 3Amp 5 .000 5 .000 01 Capac i tor de 1000µ f , 50Vol t 500 500 01 Regulador de voltage de 5Volt 1Amp 350 350 01 Regulador de voltaje de 5Volt 3Amp 4 .850 4 .850 01 Puente rect i f icador 600 600 02 Regleta p last ica de 12 pares 1 .000 1 .000

Total 206.430

Portugal, Marruecos, Tailandia, Indonesia, Grecia, Polonia,

Colombia y Venezuela. Opera en Venezuela con un socio

local, quien posee un porcentaje de las acciones de la

compañía, éste socio es INDUSTRIAS POLAR. En la

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actualidad, cuenta con una oficina corporativa ubicada en

la ciudad de Caracas, sede La Urbina y 9 tiendas en

operaciones y son las siguientes:

Caracas : tienda 1 la Urbina y tienda 2 la Yaguara

Valencia : tienda 3 Valencia

Maracaibo : tienda 4 Maracaibo

Barquisimeto : tienda 5 Barquisimeto

Puerto La Cruz : tienda 6 Puerto La Cruz

Puerto Ordaz : tienda 7 Puerto Ordaz

Maracay : tienda 8 Maracay

Guarenas : tienda 9 Guarenas

Maturín : tienda 10 Maturín

San Cristobal : tienda 11 San Cristobal

B. REVISIÓN DE LITERATURA

En relación con el desarrollo de un prototipo de

sistema de control de iluminación, se han realizados

diversos estudios relacionados con un sistema de

alumbrado, así como los diferentes cálculos que de un

proyecto de alumbrado se derivan y soportan las variables

de estudio de esta investigación, entre los cuales se

encuentran: ¨Diseño e Implementación de un Sistema

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Automatizado para el Cálculo y Generación de Planos

Eléctrico en Alumbrado Vial¨, para la empresa PROINCI, C.A.

(González, Carlos. LUZ 1999). Este trabajo sirvió de

referencia para el desarrollo del marco teórico y realización

de cálculos luminotécnicos, puesto que se realizó un

estudio donde se detectan las causas, consecuencias y

posible soluciones presentados en el desarrollo de

proyectos.

De igual forma, Macías, Analía y Morales, Adriana.

(LUZ, 1999) en su trabajo titulado ¨Sowftware para el

Diseño de Sistemas de Iluminación en Ambientes Interiores¨,

desarrollan un programa llamado Luxes 1.0, que permite el

diseño de sistemas de iluminación de interiores de forma

automática mediante el uso de una computadora. Este

programa realiza los cálculos necesarios aplicando los

métodos de la cavidad zonal y punto por punto.

En el mismo orden de ideas, Bracho, Eduard. (LUZ,

1996), desarrolló un ¨Sistema de Análisis y Diseño para los

Proyectos de Iluminación Exterior en las Instalaciones de

Producción de LAGOVEN, S.A.¨, enfocando su investigación

reducir el tiempo dedicado por el ingeniero de diseño a la

elaboración de un sistema de iluminación, presentando un

Page 65: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

programa que involucre la realización de los cálculos del

nivel de iluminación en forma rápida y con la mayor

precisión posible. Para ello se desarrolló un programa

llamado Diseño de Sistemas de Iluminación de Exteriores

que permite la realización de los cálculos en forma

automática, tomando en cuenta los criterios de diseño y

manteniendo la flexibilidad para posibles correcciones.

Por último, Pérez, Carlos (LUZ, 1989) en su trabajo

que lleva por título ¨Análisis del proyecto de alumbrado

deportivo e implementación de un programa computarizado

para efectuar cálculos¨, presenta los procedimientos

utilizados para el cálculo de iluminación de áreas exteriores

mediante el uso de las luminarias de descarga de gas,

revisando los conceptos fundamentales y elaborando

algunos programas para computador digital con el propósito

de facilitar los cálculos.

C. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS

- Absorción: Es la transformación de la energía radiante

en otro tipo de energía por interacción con la materia. (Vittorio,

R.; 1979)

Page 66: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

- Acomodación: Es la capacidad del ojo humano para

ajustarse automáticamente a las distintas de los objetos

observados, enfocándolos y obteniendo una imagen

nítida.(Fernández y De Landa; 1993)

- Ángulo de apertura de haz: Ángulo correspondiente a

la emisión de luz de un proyector, en que la intensidad luminosa

es superior a un determinado porcentaje de la intensidad

máxima, generalmente 10 o 50 %. (Fernández y De Landa; 1993)

- Balasto: Dispositivo de estabilización de la descarga

eléctrica necesario para el funcionamiento de las lámparas de

descarga. También suele denominarse reactancia. (Taboada,

José; 1979)

- Brillo: Sensación visual subjetiva por la que un área

parece emitir más o menos luz. (Westinhouse Electric

Corporation; 1971)

- Contraste: Estimación subjetiva de una diferencia de

luminosidad. Se conoce como contraste como contraste de

luminancias entre la tarea y el fondo, expresado en proporción

a la luminancia de fondo. (Taboada, José; 1979)

- Cuerpo negro: Radiador térmico que absorbe

completamente la radiación incidente, cualquiera que sea su

Page 67: AA.. BBAASSEESS TTEEÓÓRRIICCAASS BB.. RREEVVIISSIIÓÓNN

longitud de onda, dirección de incidencia o polarización.

(Taboada, José; 1979)

- Deslumbramiento: Pérdida de facultades por parte de

un observador como consecuencia de recibir estímulos

excesivamente intensos. (Taboada, José; 1979)

- Eficacia luminosa: (Unidad: lm/W) Indica el

rendimiento con que una determinada fuente de luz convierte la

energía eléctrica en energía luminosa. Se obtiene dividiendo el

flujo luminoso en lúmenes producido por una determinada

lámpara por potencia, en vatios. (Fernández y De Landa; 1993)

- Flujo directo: Es el flujo luminoso que llega

directamente al plano de referencia desde las luminarias.

(Westinhouse Electric Corporation; 1971)

- Flujo indirecto: Es el flujo que llega al plano de

referencia desde las luminarias. (Westinhouse Electric

Corporation; 1971)

- Flujo luminoso: (Unidad: lumen. Abreviatura: lm) Es la

cantidad de luz emitida por una fuente de luz en cualquier

dirección, por unidad de tiempo. (Vittorio, R; 1979)

- Iluminancia: (Unidad: lux. Abreviatura: lx) Es la

cantidad de flujo luminoso que incide en una superficie por una

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unidad de área. Una superficie de 1 m2 en la que incide un flujo

de 1 lm, tiene iluminancia de 1 lx. (Fernández y De Landa; 1993)

- Índice de rendimiento de color (IRC o Ra): Es el grado

de ajuste entre el aspecto coloreado de los objetos iluminados

por la fuente de luz considerada y el de los mismos objetos

iluminados por una fuente de referencia. (Fernández y De

Landa; 1993)

- Intensidad luminosa: (Unidad: candela. Abreviatura:

cd) Puede describirse como la fuerza de la luz en una dirección

determinada. Más técnicamente es el flujo luminoso emitido

dentro de un cono en una dirección determinada dividido por el

ángulo sólido de dicho cono. Una intensidad luminosa de una

candela equivale a un flujo emitido de 1 lm en ángulo sólido de

un estereoradián. (Fernández y De Landa; 1993)

- Longitud de onda: Distancia, en el sentido de la

propagación de una onda periódica, entre dos puntos sucesivos,

en los cuales la fase es la misma. (Taboada, José; 1979)

- Luminancia: Existen de dos tipos, uno es la sensación

que experimenta el ojo humano y que se denomina

luminosidad; y otro es el fotométrico que puede ser medido y

calculado y que se denomina luminancia. (Taboada, José; 1979)

- Luminosidad: Ver Brillo.

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- Nivel de iluminación: Ver Iluminancia.

- Refracción: Cambio de la dirección de programación de

la luz al a atravesar un medio translúcido o transparente.

(Fernández y De Landa; 1993)

- Rendimiento luminoso: Ver Eficacia luminosa.

- Rendimiento luminoso de una luminaria: Relación

entre el flujo luminoso de una luminaria medida bajo

condiciones de trabajo, y la suma total dl flujo luminoso de las

lámparas funcionando fuera de la luminaria. (Westinhouse

Electric Corporation; 1971)

- Temperatura de color (K): Es la temperatura de color

del cuerpo negro donde la apariencia de color es similar a la de

la fuente considerada. (Fernández y De Landa; 1993)

- Utilancia: Relación entre el flujo luminoso que llega al

plano de referencia y el flujo que sale de una luminaria.

(Fernández y De Landa; 1993)

D. SISTEMA DE VARIABLES

Al efecto del desarrollo de esta investigación, se

describirán las variables objeto de estudio de la misma.

- Sistema de Control de Iluminación: Es aquel que proporcione

suficiente luminancia para que la tarea se realice con

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suficiente confort, comodidad seguridad, durante el tiempo

que se necesite la misma y el resto del tiempo la iluminación

estará desconectada, como lo define Fernández y De Landa

(1993, p.18). Operacionalmente, es el sistema que conecta y

desconecta lámparas de vapor de mercurio, por medio de

contactores en el circuito de iluminación, en la tienda Makro

Maracaibo. Esta variable es medida a través de las

dimensiones e indicadores que se exponen a continuación.

VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES

OBJETIVO

Suministro de un nivel de iluminación adecuado.

COMPONENTES

• Fuentes de luz. (Natural y Arti-ficial).

• Equipos de con-trol.

• Luminarias. • Circuitería.

SISTEMA DE CONTROL DE ILUMINACIÓN

RESULTADOS

Iluminación de ca-lidad en cantidad suficiente para re-solver la tarea visual con comodidad, para proporcionar segu-ridad.

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- Lámparas de Vapor de Mercurio: Son aquellas que basan su

producción de luz en el principio de la luminiscencia obtenida

por la descarga eléctrica en el seno de mercurio gasi ficado,

donde su rendimiento luminoso y características de la misma,

dependen principalmente de la presión del vapor y de la

intensidad de la corriente de arco. Taboada, José (1979).

Operacionalmente, estas lámparas se encargan de la

producción de luz artificial, en la tienda Makro Maracaibo.

Esta variable es medida a través de las dimensiones e

indicadores que se exponen a continuación.

VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES

CARACTERÍSTICAS

• Encendido. • Reencendido. • Estabilización de

la descarga. • Temperatura y

rendimiento de color.

• Duración. • Circuito de igni-

ción.

LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO

COMPONENTES

• Tubo de des-carga.

• Ampolla exterior. • Casquillos.