CONEXIÓN DE UNA
LAMPARA DE VAPOR DE SODIO
Presentado por:
DIEGO
VEINTIMILLA YANEZ
Director:
ING. GERARDO
CAMPOVERDE
UNIVERSIDAD CATOLICA
DE CUENCA
FACULTAD DE INGENIERIA
ELECTRICA Y ELECTRONICA
TRABAJO TEORICO
- PRÁCTICO
CUENCA -
ECUADOR
2015
TABLA DE CONTENIDO
Resumen y
Resumen
La lámpara de vapor de sodio es una luminaria empleada en la
actualidad para la iluminación de vías públicas y privadas, debido a su nivel
de iluminación, comparadas con las luminarias de vapor de mercurio que por el
nivel de iluminación y por el contenido de mercurio que presentan las bombillas
que es altamente contaminante para el ser humano y para el planeta al momento
de la rotura de una de estas bombillas.
Para reducir el consumo de energía de este tipo de
luminarias, se modificó la luminaria de vapor de sodio, convirtiéndola en una
lámpara de doble nivel de potencia, para que en el o los momentos de mayor necesidad
de iluminación que es desde el momento del arranque hasta aproximadamente las 24H00,
en el momento que baja su consumo un 40%, reduciendo de esa manera del consumo
de energía.
Por las razones descritas anteriormente, este tipo de
luminaria es muy utilizada en nuestro medio.
Abstract
The sodium
vapor lamp is a lamp currently used for lighting public and private roads,
because of their level of illumination, compared with mercury vapor lights that
light levels and mercury content have bulbs that is highly polluting to humans
and the planet at the time of rupture of one of these bulbs.
To reduce the
energy consumption of this type of lighting, the sodium vapor lamp was
modified, making it a dual lamp power level, so that in times of increased or
lighting need it since boot time until approximately 24H00, when you lower your
consumption by 40%, thereby reducing energy consumption.
For the reasons
described above, this type of lamp is widely used in our environment.
1.
Descripción
La lámpara de vapor de sodio es
un tipo de lámpara de descarga de gas que usa vapor de sodio para
producir luz. Son una de las fuentes de iluminación más eficientes, ya que
proporcionan gran cantidad de lúmenes por vatio. El color de la luz que producen es amarillo brillante.
Se divide en dos tipos:
Vapor de sodio a baja presión
(SBP): la lámpara de vapor de sodio a baja presión es la más eficiente, ya que
genera más de 140 lum/W. Pero la reproducción cromática es muy pobre.
Vapor de sodio a alta presión
(SAP): la lámpara de vapor de sodio a alta presión es una de las más utilizadas
en el alumbrado público ya que proporciona una
reproducción de los colores considerablemente mejor que la anterior, aunque no
tanto como para iluminar algo que requiera excelente reproducción cromática.
Por el contrario, su rendimiento, es algo menor que la de SBP, por encima de
los 100 lum/W
Las lámparas de descarga gaseosa
requieren para su funcionamiento un equipo complementario ya que el proceso de
conducción eléctrica en avalancha, que se produce en cada semiciclo, le
confiere una característica de resistencia negativa que llevaría a la
destrucción inmediata de la lámpara por absorción de corriente ilimitada.
Figura #1
En la figura #1 se puede apreciar
la tensión de línea y la tensión de arco de una lámpara de descarga. La tensión
característica del arco de descarga es constante y prácticamente no depende de
la corriente que circula por él. Por lo tanto al ser la tensión de línea y de arco
fijas, la diferencia entre ambas deberá ser compensada por un elemento
intermedio colocado entre las mismas. Se lo deberá colocar en serie, lo cual
evitará el crecimiento brusco de corriente. Por otra parte deberá tener bajas
pérdidas para no reducir el rendimiento total del equipo. Lo más adecuado para
respetar estos parámetros es colocar una impedancia inductiva, a la cual
llamamos “Balasto”.
Los Balastos, al ser elementos
inductivos, provocan un atraso de la corriente con respecto a la tensión, por lo
cual, debemos basarnos de un “Capacitor” para corregir el factor de potencia y
lograr un alto cos +.
2.
Elementos que la
conforman
2.1 Ignitor
Un ignitor es un dispositivo
electrónico que provee por si mismo, o en combinación con el balasto, las
condiciones eléctricas apropiadas necesarias para el arranque de lámparas de
alta intensidad de descarga.
Un ignitor para lámparas de
alta intensidad de descarga debe cumplir con las siguientes funciones:
·
Producir pulsos de alta tensión
para lograr el arranque de la lámpara.
·
Cesar el funcionamiento luego del
arranque de la lámpara.
·
Reencender la lámpara al
reconectarse la tensión de red.
2.2 Balastro
Un balasto es un dispositivo
conectado al circuito entre la fuente de alimentación y una o más lámparas, que
por medio de una impedancia inductiva, capacitiva o resistiva, utilizadas en
forma separada o en combinación, tiene por objeto limitar la corriente al valor
requerido por las lámparas conectadas a él.
Un Balasto debe cumplir las funciones y respetar los siguientes
parámetros:
·
Controlar la corriente de las
lámparas manteniéndola dentro de los límites aceptados por la misma, de tal
forma que su potencia no sobrepase el valor máximo admitido ni que sea tan baja
como para que el flujo luminoso obtenido quede por debajo del mínimo aceptable.
·
Suministrar la tensión necesaria
para lograr el arranque y mantener del arco de descarga sin permitir su
extinción.
·
Proveer una corriente de
operación sin deformación excesiva de su forma de onda, de tal forma que el
factor de cresta (valor de corriente pico / valor de corriente eficaz) esté por
debajo del tope admitido.
·
El contenido armónico de la
corriente de línea deberá estar acotado a los valores de la norma
correspondiente.
·
Deberá ser una unidad de bajas pérdidas
para lograr la mayor eficiencia en Lúmenes por Watt de potencia consumida.
·
La temperatura de funcionamiento
del bobinado debe estar acotada a la característica de la clase térmica de sus
materiales aislantes.
2.3 Capacitor
Un capacitor es un dispositivo
eléctrico que maneja una potencia reactiva capacitiva, permitiendo compensar la
potencia reactiva inductiva propia del balasto.
El capacitor como parte del
equipo auxiliar de la lámpara, debe cumplir las siguientes funciones:
·
Conectado en paralelo a la red:
Como corrector del factor de potencia para compensar la potencia reactiva del
conjunto balasto – lámpara.
·
Conectado en serie al balasto:
Como regulador de la corriente de lámpara, logrando una mejor regulación de la
potencia de lámpara frente a variaciones de tensión de red.
Por lo tanto se deberá tener en
cuenta:
El valor adecuado para lograr la
corriente de lámpara especificada, por lo que la combinación balasto –
capacitor debe ser la considerada por el fabricante del balasto, que por lo
general siempre se lo conecta en paralelo al circuito de la lámpara.
2.4 Foco
El foco de vapor de sodio está compuesto de un tubo de
descarga de cerámica translúcida, esto con el fin de soportar la alta corrosión
del sodio y las altas temperaturas que se generan; en los extremos tiene dos
electrodos que suministran la tensión eléctrica necesaria para que el vapor de
sodio encienda.
2.5 Fotocélula
La fotocélula, también conocida como foto control, es como la
llave con la que encendemos la luz comúnmente en nuestras casas que nos ayuda a
automatizar algunas tareas diarias, este aparatito tiene una entrada y una
salida como cualquier llave común de corte, pero además hay un cable para
alimentar el circuito sensor de luz.
El circuito electrónico que detecta el nivel de luz puede ser
una foto resistencia que al aumentar la luz, aumenta la resistencia, esta
resistencia va conectada a un integrado de tres pines el cual funciona de una
manera similar a la misma fotocélula, pero es necesario para manejar mayores
potencias que la foto resistencia y además la foto resistencia es
analógica lo que significa que según el nivel de luz proporcionara mayor o
menor resistencia al paso de la corriente, entonces el integrado seria quien a
un nivel fijo de corriente abre el paso de la corriente entre sus dos pines,
así que el integrado es otra llave de corte que depende del nivel de corriente
que envía la foto resistencia para dejar pasar o no la corriente entre sus dos
pines de entrada y salida.
Para conectar la fotocélula debemos identificar la entrada,
la salida y un tercer cable que debería ir conectado a neutro, los colores de
los cables para identificar esto es igual en la mayoría de las fotocélulas.
El cable negro corresponde a la entrada de corriente, o sea en
este cable deberíamos conectar la fase.
El cable blanco es para completar la alimentación del
circuito sensor de luz en la fotocélula, junto con el cable negro, así que aquí
deberíamos conectar la otra fase para 220V o para que trabaje a 120V el neutro.
Y por último el cable rojo es la salida de corriente que
alimentara una lámpara o cualquier otro elemento eléctrico, como por ejemplo un
motor de cortinas automáticas o una electro válvula que abre el agua de riego a
un jardín cuando sale el sol.
2.6 Transformador
elevador o reductor
Debido
a que no existe el voltaje necesario para el arranque de la lampra de vapor de
sodio que es de 220V, se a previsto la instalación de una transformador que
conectado el voltaje de entrada a 120V, nos proporciona en la salida 220V, y si
se conecta de manera inversa, es decir la entrada 220V, nos proporciona a la
salida 120V.
2.7 Fuente de alimentación
La fuente
de alimentación para este caso será de 120V de corriente alterna, ya que no existe
una fuente de alimentación de 220V en cualquier lugar, requerido para su funcionamiento.
Esta fuente de alimentación será proporcionada por
Empresa Eléctrica, quien es el proveedor de energía en nuestro medio.
2.8 Voltímetro
El voltímetro es un instrumento de medida de la caída
de tensión producida en una resistencia por la intensidad de corriente que la
atraviesa.
La medición con este instrumento se la realiza
colocando los punteros auxiliares de una pinza amperometrica o de un multímetro
directamente en los dos terminales de conexión, es decir la conexión en
paralelo al circuito. En el diagrama de conexión se muestra la manera de
conectar el equipo.
2.9 Amperímetro
El amperímetro es el instrumento de medida del flujo
eléctrico que atraviesa en un conductor.
La medición con este instrumento se la puede efectuar
de dos maneras:
·
La primera es con una pinza amperométrica, la misma que se la coloca en el
conductor a medir, y la pinza marcara el valor de consumo de corriente del
equipo.
·
La segunda es empleando un multímetro, en el cual para la medición se debe
colocar en serie en el circuito a ser medido, siempre y cuando la corriente a
ser medida no sobrepase la capacidad de medida del multímetro, que por lo
general es de 10A.
Para este caso práctico se ha empleado un amperímetro
puro el mismo que se encuentra conectado en serie al circuito, tal como se
puede observar en el diagrama de conexión en la sección 3.
3.
Diagrama de Conexión y Tabla de Valores
3.1 Diagrama
A continuación se
describe el diagrama de conexión de una lámpara de vapor de sodio
autocontrolada de cualquier potencia, ya que para cada potencia de la lámpara
se debe considerar el valor del capacitor, el balastro, el ignitor y el foco,
lo que se mantiene constante es la fotocélula que viene de una potencia
especifica que es hasta 10A.
Para una lámpara de
vapor de sodio no autocontrolada, sino que trabaje a través de un hilo piloto o
un encendido externo aparte, se debe eliminar del circuito la conexión de la
fotocélula, si alterar el circuito de manera considerable.
3.1 Tabla de
Valores de elementos para Lámparas de Vapor de Sodio
A continuación en la tabla adjunta se detallan los valores
de los elementos que se emplean en las lámparas más utilizadas en nuestro
medio:
|
ELEMENTOS
|
|||||
|
POTENCIA
|
IGNITOR
|
CAPACITOR
|
BALASTRO
|
FOCO
|
FOTOCELULA
|
|
NA 70W
|
70/150W
|
12uf
|
750W - cosø=0,42
|
70W
|
1500W
|
|
NA 100W
|
70/150W
|
13uf
|
100W - cosø=0,42
|
100W
|
1500W
|
|
NA 150W
|
70/150W
|
20uf
|
150W - cosø=0,42
|
150W
|
1500W
|
|
NA 250W
|
250/400W
|
32uf
|
250W - cosø=0,42
|
250W
|
1500W
|
|
NA 400W
|
250/400W
|
40uf
|
400W - cosø=0,42
|
400W
|
1500W
|
Quería saber si a un balastro de 250w se le puede colocar una lampara de vapor de sodio de 400w. De antemano le agradezco su respuesta. saludos.
ResponderBorrarMuy orientador. Necesito los disgramas
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