Ahorro y Eficiencia Energética

Para los Ayuntamientos el alumbrado más novedoso

Luminarias con lámparas de plasma para alumbrado público

1 Luminarios con lámparas de plasma para alumbrado público de vialidades

Actualmente a nivel mundial la incorporación de nuevos luminarios con lámparas de plasma para el alumbrado público de vialidades se está considerando como una alternativa de sustitución para los actuales luminarios que utilizan lámparas de aditivos metálicos, vapor de sodio en alta presión o vapor de mercurio, por lo que el ingeniero Gabriel Torres Aguilar, consultor en iluminación, nos presenta el siguiente articulo técnico.

El alumbrado público de vialidades es un sistema de iluminación utilizado para zonas públicas con tránsito vehicular y peatonal que proporciona una visión confortable, agudeza visual, rapidez de percepción y capacidad de visibilidad a conductores y peatones en calles, calzadas, ejes viales, vías primarias, carreteras, boulevares y autopistas.

Para el alumbrado público de vialidades a nivel mundial se han utilizado luminarios diseñados específicamente para operar lámparas de descarga en gas por alta presión (aditivos metálicos, vapor de sodio o de mercurio) y recientemente se han desarrollado nuevos diseños de luminarios con fuentes luminosas artificiales de avanzada tecnología, como las lámparas de plasma.

Una lámpara de plasma es una fuente luminosa artificial de última generación, integrada por una capsula de cuarzo que no incorpora filamentos, electrodos o inductores, la cual contiene en su interior mercurio, gases inertes (criptón y argón) y elementos químicos lantánidos (cerio, disprosio, holmio, gadolinio y tulio).

La lámpara de plasma emite luz visible al ser evaporados los elementos químicos lantánidos mediante un plasma producido por la ionización de los átomos de mercurio y las moléculas de los gases inertes.

El principio de operación de la lámpara de plasma se basa en la emisión de una señal de radio frecuencia que genera un campo magnético de muy alta intensidad que ioniza (excita eléctricamente) a los átomos de mercurio y a las moléculas de los gases inertes del interior de la capsula de cuarzo, produciendo un plasma (estado gaseoso cargado eléctricamente con alta presión interna y muy alta temperatura de operación) el cual al evaporar los elementos químicos lantánidos emite una radiación visible de amplio espectro lumínico.

Para su encendido y operación una lámpara de plasma requiere de dos dispositivos:
I.- Emisor resonante de cerámica que tiene dos principales funciones:
a) Proporcionar un medio de soporte y fijación de la capsula de cuarzo.
b) Direccionar una señal de radio frecuencia para generar y concentrar un campo magnético de alta intensidad dentro de la capsula de cuarzo.
II.- Amplificador electrónico de radio frecuencia que emite una señal de muy alto rango hacia el emisor resonante de cerámica, el cual tiene las siguientes características:
• Voltaje universal de alimentación: 120 – 277 V
• Factor de potencia: 98 %
• Distorsión total de armónicas: <10%
• Frecuencia de operación: 2 -3 GHz
• Potencia de consumo: 10% de la potencia de lámpara

Las lámparas de plasma tienen las siguientes características:
• Vida útil promedio: 50 mil horas
• Potencias de lámpara: 160 o 230 W
• Flujo luminoso inicial: 12 mil lúmenes (160W) o 16 mil lúmenes (230 W)
• Temperatura de color: 5,500 K
• Índice de rendimiento de color: 80
• Eficacia promedio: 72 lm/W
• Depreciación del flujo luminoso: 10% al 80% de la vida útil promedio
• Relación S/P: 2.4
• Rango de atenuación: 20 a 100% del flujo luminoso emitido
• Temperatura de operación: – 40º a + 50º C
• Encendido y reencendido: rápido
• Dimensiones de la cápsula de cuarzo: 8 mm. x 20 mm.

2 Luminarios con lámparas de plasma para alumbrado público de vialidadesLuminario con lámpara de plasma para el alumbrado público de vialidades. Foto: Experto en Luminarios ©

Actualmente los luminarios convencionales para el alumbrado público de vialidades a nivel mundial que operan lámparas de aditivos metálicos, vapor de sodio en alta presión o de mercurio de 250 o 400 W con balastros electromagnéticos se pueden sustituir respectivamente por nuevos luminarios que operan lámparas de plasma de 160 o 230W que tienen las siguientes características:
• Carcasa del módulo de potencia con superficie superior disipadora de temperatura fabricada en fundición de aluminio inyectada en alta presión con acabado de pintura de resina poliéster en polvo aplicada mediante proceso electrostático.
• Carcasa del conjunto óptico y tapa portarefractor inferior con abatimiento frontal para acceso al interior, fabricadas en fundición de aluminio inyectada en alta presión con acabado de pintura de resina poliéster en polvo aplicada mediante proceso electrostático.
• Conjunto óptico con alto grado de protección ante el ingreso de partículas sólidas y liquidas (IP65), integrado por un refractor de vidrio claro termotemplado resistente a cambios bruscos de temperatura y un reflector segmentado multifacetado fabricado de aluminio con alta reflectancia y acabado especular.
• Empaques termoformados de hule silicón de larga vida útil para asegurar una alta hermeticidad del conjunto óptico y módulo de potencia.
• Sistema de cierre entre la tapa portarefractor y la carcasa del conjunto óptico mediante tornillos de acero inoxidable.
• Emisor resonante de cerámica incorporado en la parte superior de la carcasa del conjunto óptico.
• Cápsula de cuarzo de 160 o 230 W colocada en posición horizontal dentro del emisor resonante de cerámica.
• Amplificador de radio frecuencia de 160 o 230 W con voltaje universal de alimentación de 120 – 277 V, alojado dentro de la carcasa del módulo de potencia.
• Sistema de desplazamiento vertical de la carcasa del conjunto óptico mediante herraje graduado de + 15° a -15° de inclinación.
• Tubo conector de polipropileno de alta densidad para proteger los cables de conexión entre la carcasa del módulo de potencia y la carcasa del conjunto óptico.
• Sistema de montaje lateral de la carcasa del módulo de potencia mediante adaptador horizontal ajustable con entrada de brazo para colocación en postes con alturas de 9 metros (160W) o 12 metros (230W).
• Curvas de distribución fotométrica IES tipo II corta y tipo II media con control cut-off.
• Eficiencia del luminario del 90% y alto coeficiente de utilización hacia el lado calle.

3 Luminarios con lámparas de plasma para alumbrado público de vialidadesInterior del conjunto óptico de un luminario para alumbrado público de vialidades con lámpara de plasma. Foto: Experto en Luminarios ©

Los luminarios para el alumbrado público con lámparas de plasma son una reciente alternativa de sustitución para los actuales luminarios que existen instalados en las vialidades de todo el mundo y al igual que los luminarios que operan lámparas de inducción electromagnética, diodos emisores de luz y lámparas compactas de aditivos metálicos con tubo cerámico de descarga, son nuevas tecnologías en fuentes luminosas artificiales que permiten obtener significativos ahorros en el consumo de energía eléctrica y mejorar las características de eficacia, índice de rendimiento de color, vida útil promedio, temperatura de color, relación S/P ó depreciación del flujo luminoso respecto a las actuales lámparas de aditivos metálicos, vapor de sodio en alta presión o de mercurio en potencias de 250 o 400 W.

4 Luminarios con lámparas de plasma para alumbrado público de vialidadesLas lámparas de plasma para el alumbrado público de vialidades son una reciente alternativa de sustitución para las lámparas convencionales de descarga en alta intensidad. Foto: Lighting Master ©

La actual tendencia en el diseño y construcción de los luminarios para el alumbrado público de vialidades a nivel mundial va dirigida hacia la incorporación de lámparas más eficaces que utilicen dispositivos electrónicos más eficientes para su encendido y operación, lo cual permite tener una mayor eficiencia óptica y eficacia energética al considerar la utilización de fuentes luminosas artificiales de última generación, como las lámparas de plasma en potencias de 160 o 230 W.

5 Luminarios con lámparas de plasma para alumbrado público de vialidadesLuminarios para el alumbrado público de vialidades con lámparas de plasma de 230 W. Foto: Lighting Master ©

Agradecemos al ingeniero Gabriel Torres Aguilar su colaboración para la realización de este articulo.

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