MANUAL DEL MONTADOR ELECTRICISTA

Tercera edición**

T. Croft C. C. Carr J. H. Watt

, EDITORIAL REVERTE, S.A.

•

Tíwlo de la obra original: American electrician's handbook

Edición original en lengua inglesa publicada por: Me Graw-Hill Book Company, New York

Copyright © by Me Graw-HiU, lnc:., New York

Versión espmio/a por: Jorge Baigcs Artís Ingeniero Industrial Jorge Casas Jorba Doctor Ingeniero Industrial Juan O'Callaghan Casas Doctor Ingeniero Industrial Sebaslián Ruscadella Gallart Ingeniero Industrial Valentín Sallarés Pujol Licenciado en Ciencias Químicas

Rel'isado por: José Manuel Méndez de las Heras Ingeniero Industrial Profesor Adjunto a la Cátedra de Electrotecnia General de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Barcelona

Propiedad de: EDITORIAL REVERTÉ, S.A. Loreto, 13-lS, Local B 08029 Barcelona

Reservados todos los derechos. La reproducción total o parcial de esta obra. por cunlquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejem­prarcs de ella mediante alquiler o préstamo públicos. queda rigurosamente prohibida, sin la autoriUJ· ción escrita de los titulares del copyright . bajo las sanciones establecidas por las leyes.

Edición en español

• © EDITORIAL REVERTE, S.A., 1994 Impreso en España - Printed in Spain ISBN · 84- 291. • 3015- 2 Depósito Legal: B - 34686 - 1994 G ERSA. l ndustria Gráfica Tambor del Bruc, 6 08970 Sant Joan Dcspí (Barcelona)

Material pro gido por derechos do autor

ÍNDICE ANALÍTICO

PRÓLOOO • • •• . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .

Capirulo 1 FUNDAMENTOS

Tablas de ulilidad 1 ' t 1

Factores de conycrsíón . . . . . . . . • Símbolos g.ráficos eléctri<:os Principios de electricidad y magnetismo - Unidades . Mediciones, ensayos e instrumentos . . . . . . .

Capírulo 2 PROPIEDADES Y UNIONES DE 'CONDUCTORES

Hilos y cables conductores eltctricos . . . . T ablas de galgas de hilos y chapas motálicas . . Acabados y aplicación de conduc1ores eléctricos Iablas de rondu.ctsues de cobre d~sn.udo . • Tablas de conductores de acero desnudo . . Tablas de hilos de Hnea de contacto . . . Tablas de barras, varillas y tubos de cobre . Tablas de hilos de Copperweld . . Tablas de hilos de aluminio . . . . . , . Tablas d e conductores de cobrc~accro

Tablas de espesores de aislamiento para hilos y cables . Tablas de datos para cables MI . Tablas para cordones flexibles . . . . . • . Tablas de hilos magnéticos . . . . . • . . . . . Tablas de metales y aleaciones de hilos para resistencias Empalmes y conexiones tenninales de los cables . • .

Capihllo 3 CIRCUITOS Y CALCULOS DE LOS MISMOS

Tipos de circuitos . Sistemas eléctricos . Cálculo de ci[C'.lljtos •

Capirulo 4 EQUIPO EUCTRICO f.N GENERAL Y BATERtAS

Jntrodua:jóo

Interruptores . • •

IX

PÁGINAS

V

1-2 1-8 1-11 1-18 1-60

2-2 2-30 2-32 2-36 2-Sl 2-B 2-57 2-59 2-66 2-78 2-79 2-86 2-88 2-93 2-98 2-99

3-2 3-8 3-19

4-2 4-2

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X lndice

Instalación de interruptores . Dispositivos de protec<:ión Cuadros de m aniobra Tableros de distribución • . Materiales y accesorios p?.ra instalaciones en general . Condensadores de potencia . Baterias- Generalidades . . . Baterías primarias (pilas) . • Balcrias de acumuladores- GcncraJ jdades Batcrlas de acumuladores de ácido-plomo . Baterlas de acumuladores alcalinas de ferro·nlquel Baterías de acumuladores de cadmio-níquel Instalación de baterías y acumuladores • Materiales de construcción en general .

Capít ulo 5 TRANSFORMADORES

T ipos, características y construcción . Conexiones - Polaridad . . , Conexiones monofá')jcas Co . b'f' . QCXlODCSlASlCAS • . e . ·e· . onexaooes tn MlC!Lii . . . . . . . . Conexiones especiales de transformadores .

•

Conexiones de los transformadores trifásicos . Funcionamiento en paralelo .

.

Conexiones y aplicaciones de los autotransformadores Instalación, mantenimiento y funcionamiento . El problema del ruido . Montaje en posles y plataformas . Reaetancias de núcleo saturable .

• •

. . . e e

. . . . . .

. .

• • . . .

• ..

Capítulo 6 ELECTRóNICA, CffiCUITOS Y DISPOSITIVOS CON SEMI• CONDUCfORES

Fundamentos de electrónica Fundamentos de las válvulas electrónicas y clasificación . Válvulas tetmoiónicas de vacío Válvulas terrnoiónic:ls de gas . . . . Válvulas de cubeta de mercurio Válvulas de cátodo frío, llenas de gas . Tubos de rayos catódicos . Células fotoeléctricas . Funciones de las válvulas electrónicas Circuit.os electrónicos y sus aplicaciones Fundamentos de los semiconductores Diodos semiconductores . Funcionamiento de los tiristores .

•

• • •

•

•

4-32 4-33 4-68 4-77 4-89 4-130 4-136 4-136 4-149 4-152 4-164 4-174 4-188 4-192

.1:.2 5:4& bS.O hll S:il 5:.60 5-69 5·70 5·12 S-74 S-88 ~ 5-96

6-2 6-7 6-11 6-21 6-31 6-35 6-36 6-37 6-39 6-58 6-68 6-71 6-73

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lndice XI

T ransistores . • D ispositivos corrientes a semiconductores • Funcionamiento de los circuitos y equipo a semiconductores .

Capítulo 7 GENERADORES Y MOTORES

Principios, características y SC1'Vicio de los generadores de corriente continua (dinamos) Averlas en •los generadores y motores de corriente continua. Su localización y re­

paración Principios. caracterlsticas y funcio!Ul!!Xicnto de los gencradon:s de corriente alterna

(alternadores) . Principios. caracter{sticas y funcionamiento de los motores eléctricos Motores de corriente continua Motores de corriente alterna . . • . Equipos de conversión Averías en los motores y generadores de corriente alterna. Su localiución y re-

paración . Entretenimiento de los motores . Equipos de regulación y mando de los motores . Accionamientos a motor y aplicaciones . Circuitos de motores . . o •

Circuitos de control .

•

G eneradores accionados por turbinas de gas y motores de explosiqn .

Capítulo 8 Dlf>TRIBUCióN EXTERIOR

Lineas de postes en general, construcción y equipo . Construcción do líneas de postes . Arriostrado de las líneas de postes I fneas suhterriffl"3s ConeJ1i6n a tierra de sistemas .

Capítulo 9 INSTALACIONES ll'o'TERIORES

Gcncralidadcs O e o o o e O e O O e

Instnlgc jpncs descubienos sobro nislodores Instalaciones ocultas BQ tubos con aisJadnres lnstalas:illncs con conductos metális:os ógjdos , Instalaciones con conductos no metálicos rígidos Instalacione-S c.on conductos metálicos flexibles .

o

Inst.alacionC$. con conductos metálicos flcxjbles. estancos . Instalacion es con cables con reyestimjento metálico

Instalaciones con conductos de superficie . Instalaciones eon tubo metálico eléctrico , lnstalacjoncs con cables de cubierta no metá lica .

•

Instalaciones con cables de cubierta metálica y ai.tamiento mineral l ostalacjones con cables ron cubierta de alumjojo . Instalaciones de alimentadores subterráneos y cables de ramales

•

o

+ •

6-75 6-80 6-81

7-2

7-26

7-46 1-58 1-69 7-82 7-118

7-120 7-1 28 7-136 7-194 7-267 7-284 7-286

8-2 8-34 8-65 8-73 8-101

9-3 9-17 9. 27 9°27 9-62 9-66 9;69 9-71 9-15 9°90 9o93 9-98 9-104 9-106

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XII lndice

rn~~brinn~ int~riore~ cnn cable de e ntrada de arometjdn Instalaciones en conductos bajo el pavimento Insta laciones en caoaliz..,cjoncs do hilos . . . . . . Canalizaciones de bnrra.s blindadas . . ' lnslalacionec; de cooducros m suelos metálicos celulnrcs Instalaciones <t.> conductos en suelos celulares de honnigón . Instalaciones de tomas m61úples . Instalaciones con colector de cables cableb6s . Soportes rígidos conúnuos para cables . Normas generales para las instalaciones eléctr icas

Normas para los conductores Normas generales de instalación

.

Puesta a tierra . . . . . . . . . . . . . Caraderísticas o insralacióo de las acometidas de entrada .

l nstalnciones eléctricas pnra gnías Jns1alacjones de c ircuitos de más de 600 voltios

-•

Instalaciones de circuilos de menos de 50 voltios . . . . . . Instalnciones en situaciones peligrosas Instalación de ap.,ratos . Acondicionamiento y confort eléctrico Instalaciones de anuncios luminosos y de ~alización de exteriores • Circuitos de control a distancia, de potencia a baja energfa, de potencia a

tcnsi6n y circuitos de señales Sistemas clase 1 . Sistemas. clase 2 1 • • 1 . Circuitos de señales .

Instalaciones para lugares especiales . Proyecto de las instalaciones de distribución interior Instalaciones para viviendas . Instalaciones de jlumjoación exterior de viviendas lnstalnciones en edificios comerciales e industriales Instalaciones rurales . Insta laciones en edificios acabados .

Capítulo 10 ALUMBRADO ELtCTRICO

Principios y unidades • . Fuentes de tuz eléctrica Lámparas de incandescencia (de filamento) Lámparas de cuarzo-halógeno . Lámparas fluorescentes

.

Lámparas de descarga a través de gases. Generalidades • Lámparas de descarga de alta intensidad para iluminación general Lámparas de neón Fuentes de luz ultrayjolc(a , , . . Lámpara.s infrarrojas de calefacción . Lummanas . . . . o • • o • • • • • 1 1

Principios do proyecto de instalaciones de alumbrado . Tablas para proyectos de iluminación interior Sugerencias para el alumbrado de interiores .

•

baja

.

9-t06 9-108 9-122 9-124 2-144 9-154 9-163 9-169 9-173 9-179 9-179 9-185 9-194 9 -204 9-211 9-218 9-222 9-222 9-223 9-225 9-248

9-2S3 9-2S4 9-256 9-257 9-263 9-264 9-268 9-284 9-288 9-322 9-330

10-2 10-23 10-23 10-26 10-57 10-83 1()..84 10-98 1()..103 10-110 10-111 10..128 10-144 10-163

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lndlce XIII

Instalaciones mixtas de calor y alumbrado para interior de edificios . 10-171 Alumbrado público • 10-173 Alumbrado tn teosj yo 10.177

Método de cálculo ' ' 10-178 Aplicaciones 10-185

Capirulo 11 TABLAS PARA INSTALACIONES ELtCTRlCAS Y PROYE<."I'O

Potencias normalizadas de lámparas en vatios . Factores de demanda y datos para la determinación de las cargas mínimas . Intensidades de plena carga de los motores . . • . . . . Potencias reactivas de Jos condensadores usados con los motores tri fásioos de 60 Hz Capacidad de carga de los conductores . Número de conductores en conductos , . Tamafio máximo de conductores en conductos metálicos flexibles herméticas Dimensiones de Jos conductores y de Jos conductos . Tnmaño máximo de cables en conduccioncrs subterráneas . Aislamiento por elevación y espacio de trabajo despejado . Capacidades y número de <)os dispositivos de protección contra sobrecargas . Códigci de letras de los motores y carsa aparente en kV A absorbida con el rotor

bloqueado . Valores máximos para la protección de circuitos ramales de motores Valores nominales de potencia de interruptores provistos de fusibles Tamaños mínimos de circuitos ramales para motores . Método especial de determinación del espacio necesario en conductos de cables . Datos para eJ proy«to de sistemas eléctricos de fusión de nieve Temperaturas exteriores de proyecto y grados-día anuales . . Cajdas de tensión m áxjmas admisibles Gráfico de tamaños de conductores en función de la caída de tensión Datos para el cálculo de caldas de tensión Resistencia de los conduclores . R eactancja de los conductores . . . . . . Símbolos eléctricos para planos arquitectónicos .

11-2 11-3 11-8 11 -11 11-11 11-25 11 -28 11-29 11-34 11-35 11-36

11-39 11-40 11-48 11-49 11-50 11-56 11-59 11 -61 ll-62 11-63 1 J-80 11-90 11-126

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CAPITULO OCTAVO

Distribución exterior Páginas

Disll:ihución_n.:terio~ Líneua de ~tes en construcción ... .......... . 8-2

8-65

ConcxjQo a tierra de aistcmas . . • • • • o • • • o o • • • o • t • t • 8-101

8-1

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Linea• de po&tea en general, condruceión r equipo 8-3

6. Los postes de madtra se claslflom en diez clases de acuerdo con la circunferencia de la parle superior del poste y la circunferencia en un punto situado a 6 pies (1,8 metros) del extremo inferior, como se muestra en la labia siguiente:

Oase ................ . . 1 2 3 4 S 6 7 8 9 10

CircunfeRtleia mlnima en la coaoJia.. cm ........ 69 64 59 53 48 43 38 46 38 31

-Lon¡:itud del pOSte, nt Orcunferencia minima a 1,83 m de la coz. cm

. Poste~ de cedro blanco del Norc~

4,90 . . . . . . . . . . . . . . .. . . ...... 66 61 56 Sinl cxJaenc.L s.so . . . . .. ... ... 82,5 76 71 6S 59,5 para la parte 6,10 100 94 86,5 80 73,5 68,5 63,5 inf<ror del Ppo•• 6,70 104 98 91,5 84 77.5 71 66 7,65 110 104 96,5 90 82,5 76 71

9,15 120 113 105 91,5 90 84 77,5

10,70 128 120 112 104 96,5 89 82.5 12,20 136 127 118 110 102 94

13,70 142 133 124 liS 107

15,30 149 140 131 120 112

16,80 ISS 146 136 125 117 18,30 161 151 141 131

. Pones de cedro rojo del O<Sie

4,90 . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... SS, S 54, S 49.5 Sin UIKCnci~s s.so . . .. . . ...... 72,5 67,5 62,5 51 Sl,S para la parte 6,10 87,5 81 76 71 65 60 56 infetior del I)O!te 6,70 91,5 85 80 73,5 68.5 68,5 S8,S

7,6S 95,5 90 84 71,5 72,5 66 62,5

9,15 104 98 90 84 77,5 72.5 61,5 10,70 110 104 96,5 90 82,5

77 ·' 71

12,20 117 110 103 95 88 8 1 ,S 13,70 123 115 108 100 93 15,30 128 121 113 104 96,5

16,80 133 126 117 108 100 18,50 138 129 120 112 19,80 142 133 124 116 21,40 146 137 128 119 22,90 151 141 132 123

24,40 ISS 145 136 126 26,60 159 149 138 27,SO 161 152 142

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8-4 Di•lribuci6n exlerior

Clue ...... . .. .. . ...... 1 2 3 4 S 6 7 8 9 10

Circ:un(crcncía mtnima en la coa:ona. c.m ... . . ... 69 ~ 59 48 48 43 38 46 38 31

Lon¡ituc1 del poste. m Clrc:unfermcia mlnima a 1,83 m de la co~o cm

Posees creosotados de pino dd Sur

4,90 . . . . . . . . . . . . ...... . ..... 54,5 49,5 46 Si< ea:iacnciL S,SO . 61,5 62 . . . . . . ..... . S7 S3,S 48,5 pa a la p1J1e 6,10 80 7S 70 6S 60 56 SI infct ot del p ....

6,70 84 79 74 67,5 62,5 s8,s 53,5 1,65 87,S 82,5 76 71 66 61 56

9,15 95,S 89 83 76 71 66 61 10,70 102 95,5 89 81 76 70 65 12.20 107 100 94 86,5 80 73,5 68,S 13,70 112 lOS 98 91,5 84 77,S 72,5 IS,lO 117 109 102 95 17,5 81 15

16,80 121 113 JOS 99 91,5 as 18,30 126 117 109 102 94 87,S 19,80 130 120 113 106 98 21,40 133 124 117 101 100 22,90 137 . 128 119 112

24,40 140 131 123 114 26,60 144 135 126 27,SO 146 137 128

' Pou.es de eutatt.o

4,90 . . . . . . ...... . . . . . . . ..... 51 53, S 49,5 Sinl ui"'nc!. 5,SO ...... . ..... 71 67 61 56 52 para la parte 6,10 SS 80 75 68.S 63,5 S8,S 54.5 inferior del pOSte

6,70 89 84 17,5 72,5 67,5 62,5 51 7,65 94 88 az,s 76 71 6S 61

9,15 102 95,5 19 8Z,s 76 71 66 10,70 108 . 102 95 87,S II,S 76 70 12.20 114 108 100 9Z.S 16,S 80 " 13,70 121 113 lOS 98 91,5 84 79 IS,JO 126 118 110 102 95 88 81,S

16,80 131 123 114 107 99 91,S 18,)0 136 127 118 110 19,80 140 131 122 114 21,40 144 13S

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9-330 1 ra&talacione-3 interiore&

INSTALACióN EN EDIFICIOS ACABADOS

SSS. Al proyectar una Instalación elédrica en un edificio aotiguo, lo primero que hay que considerar es la situación del contador y del cuadro de instrumentos y el punto de entrada de los cables. El contador está normalmente situado en la cocina, en un patio posterior, en el sótano o fuera de la casa. En las casas más pequeñas, el cuadro o tablero estará situado cerca del contador, y en las casas más grandes, es decir, en equellas que hay varios circuitos ramales, el cuadro estará situado en el punto central del sistema, es decir, en algún punto en el segundo piso, preferentemente en el vestíbulo. El punto de entrada deberá estar situado en un· punto que haya una buena accesibilidad de la conexión de la acometida.

556. Instalaciones úplcas en edificios antiguos. En la Fig. 323 se muestran las tiradas de los conductores a las luces e interruptores, en líneas empotradas dentro las paredes y bajo los suelos. El punto de entrada en la mayoría de los casos es la cocina, sobre cuya pared ex­terior está situado el interruptor principal, la caja de fusibles y el contador. En la figura se muestran interruptores bipolares, tal como se exige en ciertas ciudades cuando se emplean lámparas combinadas de gas y electricidad. Pero en general bastan los interrup­tores unipolarcs instalados según las normas del Código. Los métodos de llevar los conduc· lores al interruptor monopolar serán obvios si se estudia el dibujo.

Coc.ltt u.AJ:;

C.Hiot

• lnttn. primfr pi~

~

Fig. 323. Instalación de una casa con cinco habitacione.s.

11·1 . )1

: Tuboria o conduelo do 1/2'

\::: " E ~MS Acoplamiento l. Barrena para Vh tago de barrena de tubetla extensión de tubos soldado a la tuber'a

------------

Fig. 324. talación en

Herramientas utilizadas en la in.s­edi/icios antiguos.

Las líneas de puntos muestran las cajas del suelo vistas desde el segundo piso, y se indican situación de los interruptores y aparatos sobre el primer piso. La situación de los interrup· tores se establece de manera que haya una distancia suficiente para poder pasar el hilo.

Las cajas del suelo se quitan del segundo piso solamente en aquellos lugares que deban pasar debajo de un tabique, y teniendo en cuenta la situación de los orificios correspondientes a las derivaciones e interruptores del piso de abajo.

En muchas casas de este tipo, el espacio comprendido entre el tejado y el techo del

Material protcgioo por dcrt'Cilos d autor

l n&talacione• en edificios acabaclus 9- 331

segundo pbo qu"tla inaccesible. en este caso se practica una abertura en d techo de algún WC y el agujero sé cierra con una trampa.

557. Herramientas espedules utlllzudas en las lnslalaciones de edificios antiguos (véase la Fig. 324).

l. BARRENA l'ARA EXTENSIÓN DE TUBOS. Se usa para tal adrar, ya sea desde el techo del sótano hacia arriba o desde el último piso hacia abajo atravesando los travesaños o l'abez:oles en un tabique que no se pueda s.,lvar ni por arriba ni por abajo. Se usan brocas de una o dos pulgadas. que hacen un :ogujero suficiente pam pasar varios cables. En algunos casos ~e han practicado orificios con el auxilio de la broca y sus alargaderas desd~ el sótano hasta el tercer piso con éxito: sin embargo. estos casos son muy raros. La Fig. 325 muestra la aplicación de estos dispositivos. Para hacer girar b broca puede emplearse un taladro eléctrko o si hay suficiente espacio puede usarse una llave de tubos.

2. StERU PARA SUELOS. Se emplea para quitar las tablas del piso. se hacen lo sufi­d cntementc corlas para que no se metan dentro del yeso del techo del cielo raso inferior.

--t Atlco

Fig. 325. 1/u,ración d./ <mpl<o de /cr barrrna paro rxt;•nsión de lubos.

La hoja tiene 6 mm de ancho en la punta y unos 20 cm de largo con un puño análogo a los de las sierras normales.

3. EscOP LOS. Se utilizan para levantar las tablas del entarimado. Los escoplos tienen una longitud que varia de 30 a 60 cm y una anchura en la punta de 5 mm .

. 4. ALARGADERAS PORTA-BROCA. Se emplean con un gira machos para hacer orificios en las vigas. La longitud varia entre 60 y 90 cm y permiten al instalador practicar agujeros en puntos donde se precisan brocas largas. Empalmando dos portabrocas, el instalador puede

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9- 332 ln$lalacionc& in teriores

Fíg. 326. Métatlos ele colocar los tacos par.a a¡;uanuir las tablas del suelo qu e se han quitado.

hacer orificios redondos en las vigas estando de pie, Jo cual hace el trabajo mucho más fácil cuando se han de hacer un número importante de orificios.

S. RATONES. Se utilizan para localizar montantes y para encontrar espacios dentro de los tabiques. Consiste entre un trozo de cordel en cuyo extremo se ata un trozo de plomo u otro cuerpo pesado.

6. CULEBRA. Se utiliza para pasar conductores a través de tabiques o por debajo del suelo: se hacen de alambre de acero redondo o rectangular.

558. Al levantar las tablas de los suelos, primeramente se hace una ranura en la costura entre lns tablas de un tamaño suficiente para que pueda pasar la boja de la sierra (Fig. 324). Lo mejor para realizarlo es mediante un escoplo estrecho y afilado, cuya hoja tenga 15 mm. Entonces se inserta la hoja de la sierra y se va serrando a través de la unión entre tablas hasta el lugar donde se quiera sacar. El instalador puede de este modo alcanzar la viga a la que quiere acabar su corte. Al llegar a este punto se vuelve a utilizar el escoplo colocándolo perpendicularmente a la tabla y se hace otra pequeña ranura. A continuación, con el auxilio de la sierra se acaba de cortar la tabla al ras de la viga pudiéndose quitar fácilmente con la ayuda del escoplo (Fig. 324). Cuando se vuelve a colocar la tabla en su sitio, debe clavarse un taco de madera a la viga (Fig. 326) parn que sirva de apoyo a la tabla y entonces se clava, o mejor se atornilla, ya que de este modo es más fácil quitarla por si hay que repasar la instalación. Cuando se asegure el suelo deberán colocarse en cada viga dos clavos o dos tornillos. Cuando se usa solamente un clavo, la tabla se moverá cuando se pase por encima. Para asegurar un trabajo sólido siempre que se tenga que quitar una tabla deberá hacerse en un tramo que por lo menos apoye en dos vigas.

559. Modo de pasar Jos couduclores a las lomas ceulrales. Una gran parte de dieho trabajo depende de la construcción de la casa. Por regla general las vigas van paralelas a la calle. Si la casa tiene un vestíbulo central o lateral en el segundo piso, los circuitos deben ir a lo largo del mismo, necesitando para este fin quitar dos tablas del pavimento en dicha longitud. En estos casos, los cables pueden pescarse desde el centro de la habitación abriendo un pequeño agujero en el techo en el lugar donde vaya a situarse la lámpara o cortando un orificio en el suelo encima de donde ha de situarse la toma. Si es necesario levantar tablas del suelo a alguna distancia de tabiques, se tendrá que ~brir otro orificio cerca del tabique para poder bajar los cables del interruptor y pasarlos al otro lado. Esta operación es nece­saria siémpre que el vestíbulo se halle en el centro y rodeado por las habitaciones en las que tenga que hacerse la instalación.

Si como sucede en algunas casas más pequeñas no hay vestíbulo en el segundo piso y las habitaciones están situadas una a continuación de la otra, para hacer la instalación se quitan las tablas que convenga, pero s ituadas en el pasillo y en este caso las bajadas de los interruptores. de las tomas. y del cuadro en la cocina se hacen con gran facilidad (véase la Fig. 323). Cuando los suelos son de madera dura, Jos hilos se hacen pasar desde el centro de la habitación hasta algún WC o algún otro punto donde se pueden quitar las tablas del pavimento para poderlos llev:~r a un tabique y subirlos o bajarlos por su interior. En la mayoría de los casos será necesario; al hacer la instalación, bajar primero al sótano y luego volver a subir en el sitio donde vaya el interruptor. En estas circunstancias, el sitio más adecuado para el tablero es el sótano.

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1 nsralacione• en ctlificioa acabado& 9- 333

560. Instalación de bajadas de interrupto res. En In mayoría de los casos In colocación de las bajadas de interruptores hasta la altura adecuada sobre el suelo constituye la opera· ción más difícil en las instalaciones de casas viejas, debido a los travesaños y montantes que se encuentran al paso de los tabiques. El método que deberá seguir el instalador no podrá fijarse de :mtemano sino que dependerá de las condiciones que encuentre. A continuación se citan algunos de los métodos usados má~ corrientemente:

Primero. con el ratón, se mira si en el lugar por donde ha de ir la línea no hay obstáculos; si no los hay, es resto es fácil. Pero si se encuentra algún travesaño, se localiza su posición midiendo con el ratón y marcando su situación en la pared. Si los travesaños

Vano de la puerta

Corte C con siena

Jamba de la .Pueña _,f..I.-

Ttndido del hilo 1 travH

d.el tablque1 8' 8 l¡

1 1 /1 1 1

Cort11 / / los hilos

Fíg. 327. Dúposición de los hilos alrededor de un travesaño.

están encima del Jugar elegido para el interruptor, se usarán alguno de los siguientes métodos para llegar a él:

1. Se quita la moldura tapajuntas del marco de la puerta del pasillo (Fíe. 327), y se practican unos agujeros en cada lado del travesaño, !liego se hace un rebaje en la cara interior del marco, y entonces se hacen pasar los conductores por su alrededor.

2. Si se trata del segundo piso y no hay ningún tabique que caiga directamente encima, el instalador puede utilizar la alargadera de broca (Fig. 324, 1), taladrando un orificio suficientemente ¡trande para hacer pasar por él Jos extremos del cable que van al interruptor.

3. Si el travesaño no queda bastante alejado de) punto elegido para el interruptor, .,os agujeros pueden taladrarse en dirección inclinada, partiendo del orificio destinado al in· terruptor.

4. Se quita el papel que cubre la pared en el sitio que ocupa el travesaño, lo cual puede hacerse fácilmente, sobre todo en las casas viejas en donde suelen haber varias capas de papel superpuestas, ya sea en se<:o o bien humedeci6ndolo previamente. Esta operación se realiza, haciendo sobre el papel y en el mismo sitio en donde debe hacerse el agujero, un corte en forma de X, doblando las puntas de papel hacia afuera, sin llesar a hacerlo excesivamente para que el papel no lkguc a cortarse por los dobleces. Después se abre un agujero en el trozo de pared cuyo papel se ha levnntado, y luego se taladra o se hace en el travesaño un corte suficientemente grande para dar paso n los cables. En el CfiSO de que

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lrui<Jiacione• en edificio• acabadoa 9-335

563. Cajas para los techos. Existen cajas de techos de 7 ,S y de 1 O cm y son similares en construcci6n a las cajas descritas en la Sec. 56Z. Sin embargo, solamente deben usarse para aguantar aparatos de iluminación. Uno de los métodos más preferidos por muchos Instaladores d6ctricos es el colocar cajas redondas «pan» de 7,S o de JO cm que tienen una profundidad de 1 a 2 cm (véanse Jos o:übujos del 22 al 2S de la Sec. 113 del cap. 4). Dichas cajas pueden montane en una viga del techo quitando o sin quitar el yeso o fieltro de yeso. Si se usa una caja de 12 cm, el rosetón de muchos aparatos puede colocarse encima de la caja y apretarse ca'ltra el techo. Cuando esto no sea posible, deberá sacarse una cantidad suficiente de material del techo para permitir que la caja se pueda empotrar directamente en la viga del techo. La caja deberá unirse a la viga mediante dos tornillos para madera del número 8. De esta manera se proporcionará un soporte mucho más rígido para los ••paratos que en cualquiera de Jos otros métodos. Si el espacio encima del techo es accesible deberán emplea"c lo' métodos estándar de montaje de las cajas de techo.

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CAPITULO DÉCIMO

Alumbrado eléctrico

P . • • "d d flflCiplOS y \1111 a es , . , , , , , , , , .. , , .. , , , , , , , , , , , . , , , , . , • , , , , , Fuenlt."l! de hu. elé<:trica .... .... . ..... . . ......... . .... • . . . • . • ... Lú.mpanuJ de incandcsc.cncia (de filontento) .......... .. . . . ... • . Lámparas de cuarzo·halcígeno .................. . . ........ ... • . L.átJJpara.& Ruor~ente6 .... . . . ... ........ ... ......... .. . .... .. . Lámparas de dc~argu u trn•é• de gases. Generalidades ... .. .. . Lámparas de dt.'SCU.rga de uha intcn8idud pnrn iluminación general I..únttlaras de nOOn .. .......... .. ........ ...... .......... ... .. . Fuente..~ d e luz uhrtt\'Íolcta ..... . .......... , . ... . ..... . . . ..... , . Lúmpuras infrarrojae de culcfncciún .... . ..... .. ... . ......... . Luntlnarius ....... , , , . ......... , ... . ..... ... ... .. ....... . . . . .. . Principios de ¡troyt."Cl o de in8tnludones tic ulurnl.rudo . .... . . .. . Tablas para proyectos de iluminación interior ......... . .... . .. . Sugerencias para el nJuntbrado de interiore8 ... .... ........ .. . ln$talacionc!f mix tas de culor y alu_ntbrado 1•arn interior de cdHicios Alu.rnbrado público ..... . ... .. ... . .............. . ....... .. . . .. . Alumbrado in tensh·o ... . . . .. ... . ........... ... . ... .. . ....... .. .

Método de cálculo . . . ... ..... • . • ... .. ..... • .•. . . . . .... .. ... Aplicocionc.s .. ......... .... . .... .. ... . . . . .. ... . ... . . . . . .... .

Páginas 10..2

10-23 10.23 10.26 10·57 10-83 10-84 10-98

10·103 10·110 10..111 10-128 10.144 10..163 10.171 10·173 1.0.177 10·178 10-185

10- 1

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PRINCIPIOS Y UNIDAIJES

l . Teoría de la luz. La luz puede ser definida («Standard Handboolc for Electrical Engineers»), como energía radiante de longitudes de onda a las cuales es sensible el ojo huma­no. La Fig. 1 indica el espectro completo de la energía radiante de las ondas electromagnéticas, las cuales se propagan por el espacio a la velocidad aproximada de 300.000 kilómetros por segundo. Las ondas más lnrgas se usan en radiocomunicación; las más cortas son los rayos X y los rayos cósmicos. l.;L, ondas a las que el ojo es sensible están situadas en la zona central del espectro con longitudes de onda comprendidas entre 0,0004 y 0,0008 milímetros. En la figura se indica una sección ampliada de esta parte del espectro.

El eft-cto de la luz sobre el ojo nos da la sensación de visión. La impresión de color depende de la longitud de onda de la luz que llega al ojo. Hay tres colores primarios de luz: rojo, verde y violeta. De la energía radiante a la que ojo es sensible, la luz violeta es la que tiene menor longitud de onda, el rojo la más larga y el verde una longitud de onda inlermcdia entre la del violeta y el rojo. Estos tres colores se denominan colores primarios porque la luz de cada uno de ellos no puede producirse combinando luces de otros colores. l.a luz de cualquier otro color distinto de estos tres puede producirse por combinación en proporciones adecuadas de luces de dos o de los tres colores primarios.

No Utiln attualmtnta Rayo a

e e e e e e e E e e

! ! ! ! ! Flg. l. El espectro de energía radUtntc.

2. Propagación de la luz. Los rayos de luz se propagan en linea recta a menos que sean interferidos por algún medio que los absorba o desvíe. Siempre que una onda luminosa incide sobre un medio distinto de aquel en el que se está propagando, pueden ocurrir tres fenómenos fundamentales: ab>orción, reflexión o refracción. Siempre que las ondas luminosas inciden sobre algún objeto, parte de su energía es absorbida en una proporción que depende de la naturaleza de la sustancia. Esta energía absorbida se disipa en forma de calor. La parte restante de la luz puede ser transmitida totalmente a través de la sustancia, totalmente retle­jada por la superficie o en parte transmitida y en parte reflejada lo que depende de la natura· leza de la sustancia y del ángulo con el que la luz incide sobre la superficie del objeto. Si la luz alcanza perpendicularmente la superficie de un objeto, se transmite en linea recta a través del mismo o se refleja en su superficie en la misma dirección en que ha incidido sobre ella. Si la luz incide sobre un objeto con un ángulo distinto de 90 grados, se transmite también a traves del objeto pero en una dirección distinta (refracción) o bien es retlcjnda por el objeto oero en una dirección distinta de aquella con la que ha incidido sobre él (reflexión). En.

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10- 4 ;llumbrmlo eléctrico

NOl'A. Consideremos pnmcro una superficie pulimentada AB (Fig. 2. 1). sobre la que incide un rayo de luz L. Este rayo ser:\ reflejado en la dirección R de modo que el ángulo i es exacta· mente igual al á.ngulo r. Consideremos nhora el erecto de varios rayos incidiendo sobre la superficie pulimentada CD (Fig. 2. 11). Cada rnyo será reflejado en la forma dicha. Si el ojo está colocado como se indica, percibirá únicamente la luz reflejada que Jlegue a ~1. ConsideJemos ahora una superficie rugosa como la FG (Fig. 2, 111). Cada rayo de luz es reflejado desde la parte de la su­perficie sobre l:t que incide del mismo modo que si se tratase de una superficie pulimentada. El rcsult:.tdo es que la luz es disperSildn. y si la superficie es muy irregular, el ojo colocado en cunJ. quier punto recibir.\ reflexiones desde muchos puntos de la superficie. Todas la!i superficies opacas, excepto lo..s superficies pulimentadas, cicnen innumerables y diminutas irregularidades como las de Ja superficie de la Fig. 2~ 111. Escc simple hecho permite que sean visibles.

7. Diferentes clases de reflexión. La rcOexión regular es aquella (Fig. 3, 1 y 3A, 1) en la que el ángulo de incidencia i es igual al ángulo de reflexión r. Esle tipo de reflexión se obtiene con espejos, cristales prismáticos y superficies metálicas pulimentadas. La reflexión dispersa (Fig. 3, 11 y 3A, 11) es J quella en que la mayor parle de la luz reflejada sigue la ley de la reflexión regular excepto una parte de la misma que es desviada l igeramente de su dirección. la reflexión dispersa se presenta en cristales prismáticos rayados y en superficies metálicas rugosas. La reflexión difusa (Fig. 3. 111 ) es aquella en que la mayor parte de la luz reftcjada lo hace normalmente a la superficie re ftectante. Esto se verifica en una amplia gama

1-Rofloxión regular. 11 - Reflexión dispersa. 11 1 - Reflexión difusa.

F ig. 3. Ejemplos de tipos de reflexión.

de valores del ángulo de incidencia. Este tipo de reflexión es provocada normalmente por la reflexión de partículas situadas bajo la superficie (ver F ig. 3A. 111). La reflexión difusá puede obtenerse con crist:tles o palescent es, esmalte de porcela na , pintura al esm alte y pinturas usadas comúnmente pa ra la decoración interior de pa redes y lechos.

8. Poder reflcc1anle de las superficies. Las superficies de distinlas naturalezas reflejan diferentes porcenta jes de la luz que sobre ellas incide. l a iluminación de una sala pequeña de pa redes escasamente reflectanles puede a menudo mejorarse cambiando In pintura de la pared. Si la sala e s ampli a o si se uliliza n rcnecto rcs para dirigir la luz hacia abajo en la1. forma que no llegue mucha lu z a las paredes, el cambio de la pintura de la pared tendrá mU)' poco efecto sobre la iluminación general.

Partlculas da la superfic-ie reflejante.---,

1- AQffexión regular. 11 - Reflexión disperse. 111 - Reflexión difusa.

Fig . 3.4. Vista aumentada de los ejemplos anteriores.

9. La si.:uicnte tabla de coeficientes de reflexión (Bell, «Arl of Jllumination») es útil para indicar el indicc rclalivo de reflexión de los acabados de las p:~redcs de las habitaciones.

10. Refrucción. Siempre que un rayo de luz pasa de un medio a otro distinto, de mayor

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Prlndplo1 y unidade1 10-5

Material Rdlcldón Material Rcllwón

" y, -

Plata btul!lda al mixúno .. •••••• •• ••• .••• 92 Papel amariUo de cromo •. ••• ... • ..•. ••.• 62 l!apcioo ópticos platc&clos . . . . . . . . . . . . . . . . 7().15 Papel amarillo pata paredes • • •••••. . . •• • • •o Latón brullldo al múlmo ••• • o • •• •••• o •• 70.75 Papel rosa claro .. . .... .•..•. . •..• .....•. 36 Cobro brwüdo al mixi.mo .• ••• ••• • .• •• • .. 61).70 Papel azul paca puedes ...•• . .• .. •• o • o •• • 25

Aeero btuAldo al m6.ximo •••• ••• •• • .••• •• 60 Papel castalio obscuro •••..• • . • .• •• ••.• • • 13 Azna4ama de espejos ••• .• . .. ••• • • . •• • • . . 60-80 Papel bermc:Uón ••• •• •••• • •• • •• • •• • •• •• • • 12 Oro bru.Aido ••••• •• •• o •• o •• •• o ••• • •• o • •• SO. SS P&~><l vetdeu:ul o •••• o ••• • o • •••••• o • • • • •• 12 Cobra bru6jdo • •••• • • •• • •••• •• ••••• o • • • • ~50 Azul de cobalto • • . • •• •.••.•• • •••.• ••••• • 12 Papel ICC:IDtO blanco •••• . •••• • •• • •• • •• • •• 82 Papel nca.ro briUante ........ ............ S Canulina blanca • • o • • o •• ••••• • ••• • • o • • • o 80 Papel chocolate obJCUro ...... .. .... .... . 4

Eanalu do pon;:eJ u a •• . •.•..•• . ... •.• •.. 70.80 P3.ño n~gro . .. . .... . ... ......•• , . • . • • . • • 1.2 Cu.ard Uu oorrientes .... ... ..... .... ... .. 70 Tcteiopelo 11<110 . .......... ... ..... ..... 0 ,4 Aluminio brulúdo .. ............ ..... .... 67 N e11'0 (('\)(1\:\,1 perfecto •.. .• •.• . • . · · · •• · . · 0,0

o menor densidad, la dirccdón del rayo es allerada. Esto se denomina refracción. La refrac­ción puede ser de lres tipos: regular, irregular o dispersa, y difusa, dependiendo ello de la naturaleza cstruclural de la sustancia y del estado de su superficie.

La refracción regular liene Jugar en vidrios planos o prismas de vidrio lal como se ind ica­en la Fig. 4. La luz, al pasar a lravés de un cuerpo sufre dos refracciones, una al penelrar en dicho cuerpo y olra al salir de él. Si las superficies del objeto son paralelas, como las del vidrio plano representado en Fig. 4, I, la dirección de la luz emergenle del objeto es paralela

L Vidrio plano. Il. Pri.mas.

Fig. 4 , Refracción re¡;ular

a

bL-~--e Fig. S. Reflexión total de un pruma. (Ge­neral Electric Ca., N c/a Park Enginccring Dcpt.J

S --1---r 1 1 1 1

Fig. 6. Refracción irregular o dispersa en un vidrio rayado. (General Elcctric Co~ Nela Park En¡;ineerin¡; Dept.)

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10-6 Alumbrado eléctrico

a la dirección de la luz incidente sobre él. Si las superficies del objeto no son paralelas, como en el prisma de la Fig. 4, ll, la luz emergente del objeto no será paralela a la luz incidente. Puede construirse un prisma en el que la luz se refracte entre sus superficies en forma tal que no pueda atravesarlo, experimentando entonces una reflexión total y saliendo por la misma cara que había entrado (Fig. 5).

Lu rdrdccic>n irregular o dispersa tiene lugar con luz transmitida a través de vidrio con superficie rugosa, tal como la del vidrio rayado o esmerilado, que se indica en la Fig. 6. Tal superficie puede considerarse como constituida por un gran número de superficies puli­mentad;Js muy pequeñas formando pequeños ángulos entre si. Los rayos de luz individuales que parten de una superficie de este tipo son refractados con ángulos ljgeramente distintos pero todos en la misma dirección aproximada. De este modo, la luz transmitida a través de una sustancia con una superficie del tipo citado es refractada en la misma dirección general pero con el haz algo más disperso que el correspondiente a la refracción regular.

La composición del cristal opalescente es tal que contiene numerosas y diminutas partícu­las opacas en toda su estructura. La luz que incide sobre los objetos de ese tipo se propaga a través del cristal hasta que choca con una de esas partículas opacas, desde la cual o es reflejada o se tr;msmite a través del cristal hasta la otra superficie. El haz de luz total incidente sobre el objeto es de este modo dividido por las innumerables pequeñas partículas opacas y en parte es reflejado en todas direcciones y en parte es refractado a través del cristal en todas direcciones. La porción que es transmitida (refractada) a través del cristal sufre refracción difusa.

Fig. 7. R efracción di/t~a.

A

F ig. 8. Re/lexi6n y rc/racción di/UJa.s en un vidrio opa!. (General Electric Co., Nela Park En¡¡inccrin¡; Dept.) ·

Puede adquirirse una idea de cómo tiene Jugar la refracción difusa en la Fig. 7. En la Fig. 8 se indican la reflexión y la refracción difusa de un rayo de luz incidente sobre un vidrio opalescente.

11. Unidades luminosas más frecuentemente usadas, abreviaciones, simbolos y sus correspondientes analogías hidrúulicas

Cantidttd fotométrica Nombre Abreviación Simbolo An.alo¡i.a hidrjulica de l:t unid:ad

Flujo luminoso .. . . .. . . . Lumc:n Lm F Litros por sq:undo

Jnten5idad lumlnica . . . . . Candela cp 1 Presión en k& km'

Iluminación , . .. , , , , .. , . Lux (ple<andela) l•(ft· <) E litros por m' y sea-undo

Lumina~ia (Brillo) Lambe-n Lam~rt L Lh ros que salen por m• y aq_.

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10-10 Alumbrado eléctrico

la 1lummaciOn es de un lull

futnte punlua1 que tiene una intensidad luminosa

de una ean ,~elt

Pantalle.

Fig. ll. Ejemplo de una iluminación de un lux.

Pantalla opaca Rayos de lu fuentu puntuales

Fuente de lut nal Soporto

P,

Pz

Fig. 12. Demostración de que en el punto S la iwminación está producida por los e/<e· tos combinados de una infinidad de fuentes puntuales P,, P,, P,, etc.

metro (Ap. 27). no es la intensidad lumínica verdadera sino la intensidad luminosa aparente en esta dircccíón.

20. La iluminación se mide en lux. El lux se define como la iluminación producida (Fig .. JI) por una fuente puntual de una candela (o su equivalente) sobre una superficie que dista exactamente un metro de la fuente puntual.

EXPLICACIÓN. Si, e-n la Fig. 1 l. In fuente luminosa S se la supone unn fuenre puntuat de flujo luminoso, entonces In iluminación en el punto A que dista exactamente un meuo de S. es (por

.definición) 1 lux. Ya que la superficie iluminada MNOP es un plano, el punto A es el único punto sobre la superficie que tiene una iluminación de 1 Jux. La iluminación de cualquier otro punto sobre la superficie, como el B o C, es menor que 1 lux porque está más alejado de S. Sin embargo. si la esfera de la Fig. 9 tiene un radio interno de un metro y la fuente puntual verdadera (Ap. 16) tiene una intensidad luminosa de: 1 candela, entonces cada punto de la superficie interior de la esfera tendrá una iluminación de 1 lux.

NoTA. La explicación para el pie-candela es idéntica, salvo la unidad de longitud empleada: 1 pie, en lugar de 1 metro.

21. Iluminación es en realidad la densidad del flujo luminoso que incide sobre la super· ficie de un objeto iluminado. La densidad media de objetos sobre una superficie puede ser representada numéricamente por el número de objetos sobre la superficie total, dividido por el número de áreas unidad en la superficie. Así, como será explicado más adelante en el Ap. 25, si el flujo es luminoso, en lumens, que incide sobre una superficie es dividido pot el área de esta superficie en metros cuadrados, el resultado será la iluminación media sobre la superficie.

22. El flujo luminoso se mide en lumens. Un lumen se define como aquella cantidad de ftujo luminoso incidente que, distribuido uniformemente sobre una superficie de un metro cuadrado, produce una iluminación de 1 lux en cada punto de la misma.

NOTA. Cuando el flujo luminoso no inc-ide uniformemente sobre una superficie, entonces un lumen es la cantidad de ftujo luminoso que, sobre t metro cuadrado de la supeftcie, produce una iluminación media de l lux.

23. Una fue.ote puntual de luz de una candela de intensidad luminosa emite 12,57 Jumens. Se ha señalado (Ap. 20 y Fig. 9) que una fuente luminosa puntual de 1 candela situada en el centro de una esfera hueca de un metro de radio producirá una iluminación de 1 lux en cada punto de la su perficie interior de la esfera. Ahora bien, el área de la superficie esférica

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10-12 Alumbrad<> <>Jéctrico

' 1 ' 1 Fu•ntt puntual . de 1 ctndela ----"~'

1 --~:::::::----- r -":::..:..-==-...:. =- # -- ---~

r:------- 0•3' --------; 1+-------- 0•2' ------~ 1 S=o9 piu' 1-<-----0' 1' ____ .¡ '

E- llumínación = 1/ 4 lu.x 1 __ _ ----~--, ----E== lluminación- 1 lux

5=4 pies•

-----~·---------- ------f=lluminaclón='/ , hu: ------

Fig. 13. Demostración de la ley culJdrática inversa

27. El folómctro es un instrumento que se usa para detemtinar la intensidad lun1inosa, en candelas, de una fuente luminosa. La comprensión del principio de un fotómetro puede obtenerse del estudio de la Fig. 14. Nótese que cualquier determinación hecha con un fotó­metro da la intensidad luminosa aparente. Sin embargo (Ap. 26) , si la posición desde la que se mide la intensidad está a suficiente distancia (d,, Fig. 14) de la fuente, entonces la fuente puede considerarse como puntual p3ra todos los fines prácticos, y el valor obtenido para l:o intensidad luminosa desconocida será exacto dentro de los límites de error de toda o bser­vación experimental.

fuente de hu: normal

dt t ttndelt

Fig. 14.

Esc-ala

Princioio fundamental de la fotometría.

Non. El principio del folómctro se ilustra en la Fig. 14. Sobre una pantalla de papel $in satu1ar blanco se hace una mancha semitransparente S con una gota de parafina fundida. Supon­gamos una fuente luminosa L1• que ha sido '-'Onlmstada, indirectamente, con la unidad luminosa standard de Washington, O. C., y se ha hallado para ella una intensidad de 1 candela en la dirección horizontal L1S. colocada a una distancia d1 de la pant::tlla sobre una línea P perpendicular al plano de la pantalla y que p:osa • travts de los centros de S y L. La hu l~ es entonces desplazada adelante y atr3s 3 lo largo de 1' hustn que la mauchn S es invisible. o se ve Jo menos posible. Una vez rcalizndo este ajuste, amba.'\ luces producirán l11 misma iluminación sobre S. Esto CS1 la mancha. S intercepta la misma canti<Lld de Hujo lun1inoso de L, que de L,. Ha sido india~do (Ap. Z6) que la densidad de Oujo luminoso o In iluminación. es in\'trs.amcnte proporcional al cuadrado de la dis­tttncia a la fuente de luz. Por tllntO. si umbas carns de S e.s~\n igualmente iluminadas. la imensidad luminosa aparc..·ntc puede \'ariar con los cuadrados de las distancias. Si d 1 = 2 mc'.lros y d 1 = 0.5 metros, entonces la intensidad lu.minc>s.'l de l .: = (4/ 0,25) = 16 \'_cces la de L1• O bien. la imensidad luminosa de T..., es 16 candelas en dire.cción horizontal. Debe notarse qu~ la intCJlsidad de UO:J fuente luminosa ser:\ usualmente diferente en las distintas direcciones (-.·er Fig. 10).

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Principio• y unidade• 10-13

28. Intensidad luminosa media horizontal es el promedio de las intensidades luminosas de una lámpara en todas direcciones en un plano horizontal. Este término es aplicado ahora tan sólo a lámparas especiales para trabajos de laboratorio.

29. In tensidad luminosa esférica media es el promedio de las intensidades luminosas de una lámpara en todas direcciones. Se mide colocando la lámpara en el centro de un fotómetro esférico (Fig. 15). La esfera tiene una pequeña ventana de vidrio opalescente prole· gida de los rayos d irectos de la l~mpara por una pequeña pantalla opaca. La superficie interior de la esfera está pintada de un blanco un iforme para una buena reflexión de luz.

Fi¡;. 15. Fotómetro de esfera. (General Electric Cu.)

La intensidad luminosa de la ventana se compara con la intensidad luminosa horizontal de una lámpara patrón. Esta intensidad luminosa debe multiplicarse por una constante para cada esfera particular para compensar la pérdida de luz absorbida en la superficie interior de la esfera y en la ventana de vidrio. La intensidad luminosa esférica media se usa princi· palmente con la ecuación del Ap. 24 para obtener el Oujo nominal en lumens de lól lámpara.

30. El rendimiento de una fuente luminosa eléctrica se expresa en lumens por vatio. Se obtiene dividiendo el flujo emitido (en lumens) de la fuente por la potencia absorbida (en vatios).

31. Curvas de distribución de la intensidad luminosa. Puesto que las fuentes de luz corrientes ya sean solas o acompañadas con el equipo refleclor usndo con ellas. no tienen la misma intensidad luminosa en todas d irecciones, para indicar dicha intensidad luminosa en todas direcciones se emplean gráficos fotométricos. Las curvas que dan esta información para una fuente luminosa se denominan curvas de distribución de intensidad luminosa o sim· plemente curvas de distribución . Muchas lámparas, solas o con sus reflectores, tienen la misma intensidad luminosa en todas las direcciones de un mismo plano horizontal. Este hecho permite determinar la intensidad luminosa de una tal fuente en cualquier dirección única· mente con una sola curva de distribución que da la intensidad luminosa en todas direcciones de un plano vertical que pasa por el centro de la fuente luminosa.

32. Cómo leer Wl gráfico fotométrico. En el gráfico fotométrico de la Fig. 16, l. la intensidad luminosa emitida directamente hacia abajo se indica marcando una longitud sobre la vertical a una escala dada. Así, X A representa la intensidad directamente debajo de la luz. Análogamente, las distancias XB, XC, XD, XE, XF y XG representan a escala las intensidades luminosas en direcciones que forman con la vertical ángulos de 15, 30, 45. 60, 75 y 90 grados. Análogamente In intensidad luminosa por encima de 90 grados puede medirse sobre una escala dada a lo largo de las líneas de sus respectivos ángulos. Estos puntos están

oor dcrt ~,;ha 1 Hllor

10-14 Alumbrado eléctriw

unidos por una línea continua GFED, etc., y esta línea, completada hasta 360 grados se denomina gráfica de distribución fotométrica de la fuente luminosa. La Fig. 16, 1, indica una curva fotométrica completa, pero en la práctica suelen usarse líneas circulares como se

12nnd. 20cand.

25 cand.

.,; e • u

A

40 Circulo de 40

candelas

1 - Gráfico elemental. 11 - Cráhco tiplco.

Fig, 16. Curvas fotométricas.

indica en la Fig. 16, 11, para indicar la escala sobre la que se leen las intensidades luminosas. La intensidad luminosa de la unidad de luz puede medirse a tantos ángulos como sea nece­sario; la exactitud del gráfico resultante es tanto mayor cuanto mayor sea el número de medidas efectuadas para distintos ángulos.

33. El área d~l gráfico de distribución no es proporcional a la cantidad de luz emitida. 8 (Fig. 71) representa un Hujo total menor que la curva A debido a la absorción del reHector, aunque su área es mayor. Un gráfico como 8 es útil para determinar la intensidad de luz correspondiente a cualquier ángulo dado y para determinar la emisión luminosa total, como se indica en el Ap. 34. Estos datos pueden necesitarse en algunas operaciones prácticas.

34. El método de cálculo del Oujo total ~o Jumens a partir de su curva de distribución emitido por una fuente luminosa simétrica es el siguiente: De la curva de distribución de cualquier foco luminoso como el de la Fig. 16, tomar la intensidad luminosa a S grados y multiplicarla por el factor 0.10 dado en la tabla 36. Esto da el Hujo luminoso en la zona de O a JO grados. Análogamente, para obtener el Hujo en la zona comprendida entre 10 y 20 grados, se toma la intensidad luminosa a 15 grados y se multiplica por el factor 10.20 grados dado en la tabla 36. El Hujo total emitido en cualquier zona amplia se obtiene sumando los Oujos de todas las zonas de 10 grados contenidas en ella. Si la suma total de Oujos se obtiene para la zona 0-180 grados, el resultado es el flujo total en lumens emitido por la fuente.

E¡emp{o. ¿CWI es el flujo total emitido por una fuente luminosa que tiene una curva de dis­lribucJón como la indicada en la Fig. 16?

Solucióu: Fl~jo total emitido = 436.12 Jumens. La columna 2 se obtiene a partir del gráfiCO (Fig 16). La columna 3 se obtiene de la tabla 36.

La columna 4 se obtiene multiplicando los valores de la columna 2 por los concspondicntes de la columnn 3.

NOTA. El Oujo total en lumcns emitido por una fuente luminosa puede calcularse gráficamente como se indica a continuación: Sobre la curva de distribución de la intensidad luminosa (Fig. 16) se mide la distancia horizontal entre el eje vertical (linea O- 180 grados) y el punto donde la curva de intensidad Jumino~ cor1a a la linea de S grados. A continuación se traslada esta dis1ancia sobre la escala de intensidades luminosas sobre la que se hn trazado la curva de distribución. Multipli­car el valor asl obtenido por l,t y el resultado es el flujo luminoso en lumens emitido por la fuente luminosa en la ~ona O- 10 grados. Para determinar el flujo de cualquier wna de JO grados. única-

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Principioa y unidades 10-15

Orados Candelas Fac-toc de zona LumCN (1) (2) (3) (4)

$ 100 0,09$ 9,$0 u 98 0 ,283 27,4$ 2$ 94 0,463 43,$0 3$ 84 0,628 $2,7S 45 66 0,714 51,10

SS 46 0,897 41,25 6S 33 0,992 32,71 75 27 1,0511 28,SS 85 26 1.091 28,37 9S 26 1,091 28,37

lOS 2$ I,OS8 26,48 IU 24 0,992 23,80 12S 20 0 ,897 17,94 IJS u 0,774 11,60 14S 12 0.628 7,S4

IS5 8 0,463 3,70 16S • 0,283 1,13 17S 4 0,09S 0,38

Total - 436,12

mente es necesario medir la distancia horizontal entre el eje vertical y el punto donde Ja curva de i.ntensidad luminosa corta el centro de In zona de 10 grados considerada y entonces proceder como anteriormente. Paru obtener el flujo total <..n lumcns emitido en cualquier zona nmpl1a se coloca la distancia horitontal entre c:l eje vcrt ical y el punto donde la curva di! inten~idad luminosa corta el centro de cada zona de 10 grados,contenida e-ntre los límites de la zona e~udiada~~ucesivamc-nte a lo lar¡o del borde de una lira de pape.!. A cominuación se coloca la longilud lota! sobre la e.scala de ... intensidad luminosa y 5e muhiplica el re5ultado por 1.1.

Para determinar la emisión en lumens de focos luminosos no simétricos o asimétricos, como lns l~mparas fluorescentes normales, las lecturas de intensidad luminosa deben tomarse en diversos pla.nos. A partir de estas lecturas se obtiene un promedio ponderado de intensidad luminosa para cada zona.

Para los equipos luminosos lluorescentes, las lecturas de intensidad luminosa se toman frecuentemente en S planos, a O, 22 1!, 45, 67 '!, y 90 grados contados a partir de un plano que pasa por el eje del foco luminoso. Los valores de intensidad luminosa se miden en cada uno de estos planos con intervalos de 10 grados (S, lS, 25 grados. cte.). Si las lecturas de intensidad luminosa en los 5 planos (0, 22 '1:. 45, 67 '1: y 90 grados) para cada zona se designan rc:spc:ctivamcntc por A. D. C, D. y E. su promedio ponderndo pnrn esta zonn se obtiene por la fórmula

1 =

En algunos laboratorios para pruebas similares, las lecturas de intensidad luminosa se toman en tres planos únicamente (0, 45 y 90 grados) como se indica en la Fig. 17. Se suman los valores de intensidad luminosa en A (pl ano transversal) y B (plano longitudinal) más el doble de los valores en C (4S grados). La suma dividida por 4 es igual a la intensidad lumi­nosa media.

Análogamente, la intensidad luminosa de las lámparas de filamento no simétricas o asimétricas presentan tan amplias variaciones a ángulos dados alrededor de la vertical, que no puede obtenerse una lectura promedio a partír de la que se pueda calcular el flujo zonal por rotación del foco. Las curvas de distribución de la intensidad luminosa se preparan, para tales equipos, a partir de los datos obtenidos en planos específicos y al interpretar tales curvas

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10-18 Al ulltbra,lo eléctrico

donde cd = intensidad luminosa de la lámpara en candelas y S = distancia de la lámpara a la célula en metros.

Los luxómetros se gradúan corrientemente con lámparas de incandescencia y por consi­guiente son estrictamente precisos únicamente cuando se usan con luz procedente de lámparas de incandescencia. Sin embargo, pueden obtenerse también calibrados para usar con lámparas 1\uorescentes de luz solar. Cuando se usan con cualquior otra calidad o color de luz, los res ultados son buenos única mente para comprobaciones muy groseras; h1 exactitud disminuye cuando el co lo r de la lu1 ' e aparta dd de la luz para el cual el medidor ha sido calibrado.

Fig. 20. Jn.strument

Luxómctro de precisión. ( IP t•ston Oiv. of Oay,trom lnc.)

Umpara normal de laboratorio

Rróstato c•rula fotctllctrica

o 1

1 \ v Yoltimetro

la tensión de alimentación debe s:,-,-,g-or-am_o_n-te~ superior al valor nominal de la !impar¡ para

rebajarla mediante el e.Jvste dtl reóstato

Fig. 21. Calibrado de un lu.xómetro.

La Genera l Electric Co., por ejemplo. establece que su medidor de luz de tamaño de bolsillo está calibrado para una temperatura de color (véase el Ap. 14) de 2.700°K. Además expone: este valor ha sido escogido porque es claramente representativo de la iluminnción eléctrica en general, considerando el efecto de las paredes, etc., y la lectura del instrumento se aplica directamente n un amplio margen de temperatura de color. Actualmente existen medidores de color y coseno corregido. Para la luz de focos luminosos comunes, las lecturas se multiplican por un factor. como se indica en la siguiente tabla.

Factores aproxlmados de mulllplieación paro las leclurns de los medidores de luz GE

Fuente

Umpara.s de filamcnco (2700.3400 ~K) . , . . .. , . . .. . .. . .. , . , . Limparas de mercurio de alta intensidad (tipo E-H 1) .. .. .. . Sol al mediodla - 4800 '1<. , .• . • • , .. , • , .. , ...•..• , .. , .. . .. . Luz: de dJa, media. - 6500 >-K ....... . . ... . .... . ..... .. .. . U mparas fluorescentes normales de blanco c::ilido ... . . . .. . . . Umparu Ouoresc.cntes de lujo de blanco c.\lldo ... . .. , .. . . . Umparu fluorescentes de blanco tenue . . .. . ..... .. . . . .... . Lámparas fluorescentes blancas ... . . ...... . . , ..... , .. ... , .. Umparas ftuoreseentes normales de blanco rrto , • . ...• . ... . . Ump~ras ftuoresccntcs de lujo de blanco frfo . .. . . .. .. .... . Ltmparas fluorescentes de lu7. solar .. . . ...... . ... . ... . .... . Umparu Huorescentes roju ..... . . .. , . . , . , , , .... . , .. , , , , . Umparas tlu.orcsccnles rosada• .... . .. . . . .. , .. . . , . ... . .... . U m paras fluorescentes amarillas, .. , . . , . ... , . . .. , ......... . Umplltu Ruort~eentes azu.les . , . . .. , . . , .. . .... .. . .... . . . . . Ump&cas tluorcsc:cntcs verdes .. ... ... ... .. ... •.... ... ... . .

F1cror de

corTCCCión

t,O t,O

0.8 0,7 t • 1 t,O 0,9

Ninguno t,O 0,9 0 ,9 0,7 t.3 t,3 o.s o.s

~/.111 rtdl oro gl j ')Or d rcd1 d • ·111tor

10-24 Alumbrado eléctrico

o • e

P R S T

Fig. 25. Diferentes formas de bulbo de las lámparas de incandescencia. (l?estin¡¡house Electric Corportúion.)

Forma del bulbo Letra con que Forma del bulbo Letra eon que •• deslana .. de&iana

Standard ..... . .......... .. . . . .... ... A Pera , . . ......•........ , . . , .. .. . .. . .. p o PS Candelabro .... ..... ... .... ..... .. .. e Refteccor .. ..................... ••. .. R U ama •••• o • • ••••• • • • ••••• • •••• • •••• F Cónica . ...... ..... ...... .... ....... S Globular .... . . . , . ..•.. ·, , .... , .. . . . .. o Tubular . .. ... , ..... , .......... , ... .. T . Parabólica .... . .. . .. ... . ... . . ....... PAR

lámpara PS-30 es, pues, una lámpara con bulbo en forma de pera con un diámetro de "'!," o sea 3 3/ , de pulgada (95 mm).

SZ. Clasificación de acuerdo con el acabado del bulbo.

J. Transparente. 6. Luz solar. 2. Esmerilado interiormente. 7. Coloreado interiormente. 3. G lobo blanco. 8. Coloreado exteriormente. 4. Globo plateado. 9. Vidrio de color. 5. Blanco de lujo. 10. Con revestimiento exterior.

SJ. Acabado de los bulbos. Las lámparas de incandescencia pueden fabricarse con los bulbos acabados de muy diferentes maneras como aparece en el Ap. SZ. En las lámparas transparentes el bulbo está hecho de vidrio transparente que hace que el filamento sea visible. Las lámparas de bulbo transparente se usan con un equipo reflector que oculte completa­mente la lámpara de la vista. A veces se emplean con reflectores abiertos, pero en este caso los focos deben montarse lo suficientemente altos para que las lámparas no queden en la línea de visión. Las lámparas esmeriladas interiormente tienen la superficie interior del bulbo ente­ramente revestida con un esmerilado que deja la superficie exterior peñectamentc lisa. E.•te acabado oculta el filamento brillante y hace que la luz emitida por la lámpara sea difusa. Las lámparas esmeriladas interiormente se usan con reftectores abiertos y en lugares donde no se emplea equipo reflector.

Las lámparas de globo blanco tienen la parte inferior del bulbo pintada interiormente con esmalte blanco lavable (Fig. 26). Esto aumenta el tamaño de la fuente luminosa visible cuando se observa desde abajo, con lo que se reduce el brillo aparente y se difunden los rayos luminosos minimizándose el peligro de deslumbramiento. El acabado del globo blanco es uno de los empleados generalmente en lámparas de tamaño superior a 100 vat ios cuando se usan con tipos de reflectores de fondo abierto. Las lámparas de globo plateado tienen un reves-

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10-27

el tubo de cua rzo en el punto focal del reflector del bulbo PAR. El rendimiento de luz al final de la vida (4.000 horas) en las lámparas PAR-Q es el 40 por ciento mayor que el de las lámparas PAR de 500 vatios normales.

Para más información sobre las lámparas de cuar.w-halógeno, véase la tabla IOI·A. 56. ClAsificación de acuerdo con el tipo de base (Fig. 27).

J. De bayoneta. 8. Goliat de tres contactos. 2. De candelabro. 9. De disco. 3. Intermedio. 10. Medio prefocal. 4. Medio. 1 J. G oliat prefocal. 5. Medio de tres contactos. 12. Medio con doble clavija. 6. Superior. 13. Medio con doble borne. 7. Goliat. 14. Golíat con ·doble borne.

51. Bases de bínopams. Se usan numerosos tipos distintos de bases en las lámparas de inc:mdescencia (Fig. 27). Entre ellos, las bases tipo bayoneta, candelabro e intermedio se usan en las lámparas de pequeño tamaño (miniaturas). La base tipo medio, usada en lámparas para servicio general de 300 vatios e inferiores es el tipo más común. La base tipo Goliat se usa en tamaños de 300 vatios y superiores. El tipo superior e$ de diárnelro ligera­mente mayor que el medio y se usa en algunas lámparas de mercurio Ma.zda. La base de tres contactos se usa en las lámparas del tipo de «tres luces•. La base de disco se utiliza en las lámparas o:lumiline».

Q ij ~ ~ ~ De bayoneta De candelabro Intermedio Modio Superior Golíat de tru

contactos

\ ./

~ ~ e w G<lliat De disco Me-cito 6oliat Nedio de Medio ton Goliat cen

prefocal prtfoeal doble clavija doble borne doble bomo

Fig. 27. Base$ paro lámparas de inr.-antl escencia. ( 11' win.ghouu Electric Cor p.)

Las bases media y Goliat prefocales se usan en ciertos tipos de lámparas de filamento conccntr:tdo. como las usados en la proyección de películns y en el servicio de aviación en las que es conveniente tener el foco luminoso peñectamente localizado. La base media de dos clavijas es la de las lámparas fluorescentes. La base media de dos bornes se fabrica en tamaños de lámpara de 500, 750 y 1.000 vatios para usar principalmente con accesorios independientes permitiendo un mejor diseño del accesorio y una mejor radiación de calor que In que puede obtenerse con el tipo de base Goliat. Para Jfunpnras de tamaños muy grandes de 1.500 vatios y superiores y para servicio de alumbrado intensivo el tipo Goliat con dos bornes es el normal.

58. Clasificación de acuerdo con el tipo de fillUilento. Se usan muy distintos tipos de estructura de filamento. La estructura del filamento se designa por una letra o letras para indicar si el hilo es recto o está arrollado y por un número arbitrario seguido a veces por una letra para indicar la disposición del filamento sobre Jos soportes. Si las letras prefijo incluyen una S (recto). d h~o es recto o ligeramente ondulado. si incluyen una C (bobina), el hilo está arrollado según una espiral o puede estar profundamente rizado; si incluye las letras CC (bobina devanada). el hilo está arrollado según una espiral y esta espiral arrollada a ..;u vez según una nueva espiral.

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10-29

Las lámparas para serncto rudo están especialmente construidas de modo que el fila­mento pueda resistir choques bruscos y otros tipos de trato rudo. Se usan principalmente con cordones de extensión en garajes, plantas industriales y aplicaciones análogas donde puedan estar sujetas a choques excesivos durante su uso.

Para la explicación de las lámparas de tres luces véase el Ap. 62. Las lámparas de incandescencia tubulares para el servicio de alumbrado general y especial

están disponibles en el tipo «lumiline» y el tipo para vitrinas. Las lámparas «lumilinc» con su bulbo alargado y de 2,5 centímetros de diámetro dan un

haz de luz continuo que encaja bien allí donde hay limitación de espacio como en vitrinas para exposiciones, hornacinas, aberturas pequeñas, rótulos, espejos, pinturas y paneles lumi· nasos. Estas lámparas tienen casquillos de contacto a cada extremo del bulbo del tipo base de disco. Se requieren portalámparas o soportes especialmente diseñados. Se dispone de lám­paras clumiline» con tubos de vidt'io transparente, esmerilado interiormente, blanco o co· Jorcado.

25110/AF 40110/AF

2511C/ RFL 25110/IF 40'110/RFL ilOitV11t

40T8 4018 /IF

4018/AF

fig. 28. Lúmpara.v ti c vitdna, (General E!t·cJric Co.)

•

•

• 75110/4 5

Las lámparas de vitrina (Fig. 28) son lámparas tubulares con bases convencionales de rosca, destinadas principalmente para la iluminación de vitrinas pero que, también, se usan para la iluminación de escaparates de escasa profundidad y otras aplicaciones especiales que exijan pequeños reftectores de tipo cubeta. Se dispone de estns lámparas en los tipos transpa­rente, esmerilado interiormente, y el especial reftector de vitrinas. El tipo reflector de vitrinas está hecho con un bulbo tubular con la mitad superior aluminizada interiormente de modo que puede usarse en vitrinas, anaqueles. atriles de oradores, etc. en un portalámparas ordinario sin ningún reftector. Un resorte de contacto en la base facilita el ajuste de la lámpara en el portalámparas a fin de dirigir los rayos luminosos en cualquier dirección que se desee.

Las lámparas de vibración están particularmente proyectadas para el uso en o cerca de maquinaria rotatoria y otros lugares donde exista una vibración de frecuencia relativa­mente alta. Algunas de estas lámparas están equipadas con un tipo especial de filamento dise­ñado para funcionar convenientemente bajo vibraciones.

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10-31

automóviles, barcos, alumbrado de jardines, accesorios interiores en miniatura, o lámparas de escritorio, accesorios sumergidos para piscinas y trenes.

68. Las lámparas marinas están especialmente diseñadas teniendo en cuenta las exigencias especiales de la iluminación marítima. Estas lámparas especiales se usan a bordo para señalizar el perfil e identificar los barcos para la seguridad de la navegación marítima y para !ransmitir señales entre barcos. En tierra proporcionan una fuente de luz para balizamiento. Bajo el agua, iluminan zonas en las que deban realizarse diversos trabajos.

69. Las lámparas de minas están especialmente proyectadas para satisfacer las especiales condiciones que se presentan en la iluminación general de minas y el equipo de mina.

70. Se dispone de lámparas para aparatos de óptica en una gran variedad de tipos para satisfacer las especiales exigencias de los aparatos que se usan en el campo de la óptica en actividades cientUicas, industriales y de educación.

71. Las lámparas fotográficas son lámparas de luz dirigida diseiiadas con filamentos concentrados para obtener un máximo rendimiento luminoso en los haces controlados de luces dirigidas usadas en teatros, estudios de televisión, dibujos animados y otros estudios foto· gráficos. Para mejores resultados en el alumbrado, los filamentos de estas lámparas deben estar exactamente colocados y las lámparas deben poseer unas caracteristicas de montaje que permitan el ajuste apropiado del filamento en relación al sistema óptico de la luz lo­calízada.

72. Las "mparas para servicio fotográfico se fabrican en dos tipos: l. Lámparas instantáneas (flash). 2. Lámparas permanentes. La lámpara Instantánea (Fig. 30) consta de un bulbo que contiene una hoja de magnesio

metálico en una atmósfera de oxígeno. Cuando la lámpara se conecta a una fuente de tensión que puede ser o bien dos pilas de luz de flash o bien una red a 11 O o 125 voltios. la hoja de magnesio arde produciendo un brillante relámpago que dura aproximadamente 1150 de segundo.

Fjg. 30. l.(im¡xntt in~liwtÚIII'll . t l;cncrul Ehx sric Co.)

La lámpara permanente es similar a una lámpara de incandescencia normal esmerilada int.eriormente, excepto que el filamento está diseñado para funcionar a una temperatura más alta .. Esta lámpara emite mucha más luz que la lámpara de servicio general de la misma potencia, pero su vida es mucho más corta, por ejemplo, desde 2 horas para el tamaño menor a JO horas para el tamaño mayor.

La lámpara instantánea (flash) se usa para iluminar escenas para la toma de fotografías instantáneas, mientras que la lámpara permanente se usa para iluminación continua para la toma de vistas cinematográficas. La lámpara permanente es usada también por los fotógrafos comerciales para trabajo en el estudio fotográfico y por los fotógrafos aficionados para fotografías de interiores.

73. Las lámparas de proyeedón de Imágenes (Fig. 31) se usan en los proyectores de cinematógrafo y de vistas fijas para proyectar la imagen sobre la pantalla. Esta lámpara tiene un bulbo tubular con un filamento concentrado. que permite disponer de una lámp:1ra

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