Serie ILUEST. Estabilizador-Reductor de Flujo Luminoso

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1 Serie ILUEST Estabilizador-Reductor de Flujo Luminoso

2 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST. Índice General. 1.- INTRODUCCIÓN Una vía de mejora de las instalaciones de alumbrado: la estabilización-reducción de la tensión de alimentación. 2.- PROBLEMÁTICA EXISTENTE EN LAS INSTALACIONES DE ALUMBRADO Soluciones adoptadas. 3.- DESCRIPCIÓN Autotransformador de tomas múltiples Transformador Booster por fase Control Electrónico por microcontrolador por fase By-pass automático de estado sólido por fase Arranque progresivo mediante control remoto Canal de comunicación RS Programador horario de control de nivel de ahorro (opcional) By-pass Manual (opcional). 4.- IMPORTANCIA DE LA ESTABILIZACIÓN. 5.- ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO. TECNOLOGÍAS Estabilizadores-reductores electromécanicos Estabilizadores-reductores estáticos. 6.- CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL ESTABILIZADOR-REDUCTOR. 7.- PRINCIPIO GENÉRICO DE FUNCIONAMIENTO Proceso de puesta en marcha Ciclo de trabajo. 8.- LA UNIDAD ELECTRÓNICA DE CONTROL Descripción del Servosistema, variación tensión de referencia Ajustes, indicaciones y selectores del control electrónico. 9.- COMUNICACIÓN VÍA RS-485, RS-232 O FIBRA ÓPTICA Comunicación mediante Interface RS Unidad electrónica de comunicaciones extendidas DESCRIPCIÓN DE LAS PROTECCIONES Y SEGUROS Funcionamiento del By-pass Magnetotérmicos Protecciones contra fenómenos atmosféricos. 2

3 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS DIMENSIONAMIENTO DE LOS ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO Factores que intervienen en el dimensionamiento VERSIONES INSTALACIÓN Conexión a la Red Conexión con las cargas Conexión del Control Remoto (Orden de Inicio de Ahorro) Conexión de Control Remoto 230 V (Orden de Inicio de Ahorro) OPCIONALES EL FUNCIONAMIENTO DE LAS LÁMPARAS DE DESCARGA Elementos que la forman Tipos principales Esquema de conexionado Lámparas de descarga de VM Curva típica de la senoide de alimentación y de la tensión de arco Lámparas de descarga de VSAP FLUJO LUMINOSO EMITIDO VS TENSIÓN DE ALIMENTACIÓN ESTUDIO COMPARATIVO CON REACTANCIAS DE DOBLE NIVEL Conclusiones de las medidas efectuadas CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS EJEMPLOS DE AMORTIZACIÓN RED DE SERVICIOS COMERCIALES RED DE SERVICIOS DE ASISTENCIA TÉCNICA, ASESORAMIENTO Y MANTENIMIENTO LISTADO PARCIAL DE REFERENCIAS. 3

4 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST. 1.- INTRODUCCIÓN Una vía de mejora de las instalaciones de alumbrado: la estabilización-reducción de la tensión de alimentación. Desde hace tiempo existe, entre los usuarios y los técnicos, una real inquietud por mejorar las instalaciones de alumbrado. Ya no se trata tan sólo de iluminar, sino de hacerlo de la mejor forma posible. No se puede concebir una instalación sin valorar, adecuadamente, los factores de calidad, economía y estética. Las instalaciones de alumbrado público cuestan dinero, su funcionamiento mucho más y, tampoco podemos olvidar, que las exigencias y los conocimientos del público son cada vez mayores. En este marco de calidad-precio es donde se justifica la utilización de los estabilizadores-reductores de la tensión de alimentación. Es un hecho conocido que las características de la corriente eléctrica están, en la mayoría de los casos, fuera del control tanto de los técnicos como de los usuarios de la instalación de alumbrado. La universalización de este tipo de energía hace por otra parte difícil, a las compañías suministradoras, asegurar, en todo momento y situación, una calidad aceptable y constante de su servicio. Uno de los parámetros de la corriente, fundamental por su influencia, tanto en el consumo de la instalación de iluminación como en la duración de las lámparas, es la tensión de alimentación que, en muchas zonas, presenta oscilaciones notables a lo largo de día. Por otra parte, estamos en un período de transición en lo relativo a los valores de referencia de dicha tensión y, en palabras más sencillas, la tensión puede moverse, normalmente, en las redes habituales, entre los 220 y los 230 voltios. No hace falta decir que, un gran número de receptores están diseñados para 220 voltios y, por tanto, estas modificaciones de la alimentación, que suelen pasar desapercibidas, repercutirán, negativamente, en su funcionamiento. Frente a este problema, que no es nuevo, se ha empezado a utilizar en el campo de la iluminación los estabilizadores, muy conocidos, desde hace años, en otros campos como los de la informática y la automatización. Este retraso en la aplicación de soluciones resulta positivo para los técnicos y usuarios de la iluminación, pues permite usar unos equipos que han superado todas las «enfermedades de la infancia» y se presentan, por parte de los fabricantes con experiencia, como de alta fiabilidad y rendimiento. Asimismo, la investigación tecnológica a la que obliga su amplia difusión repercute en mejoras que, quizá, no podrían haberse logrado si sólo se pudiesen utilizar en alumbrado. El estabilizador garantiza, en todo momento, dentro de unos amplios márgenes y con una tolerancia del 1,5 %, una tensión de alimentación de valor fijo y estable, con lo que se logra que el consumo se mantenga en el valor nominal y que las lámparas no sean sometidas a sobretensiones que reducen su vida ni a subtensiones que afectan a su rendimiento. Es, evidente, como ocurre en todos los ámbitos de la industria, que los estabilizadores serán más o menos eficaces y fiables, según sea la tecnología del fabricante, su experiencia y sus procesos de control de calidad. No se pueden esperar las mismas garantías o nivel de prestaciones a un producto improvisado, lanzado al mercado al socaire de una nueva necesidad, que la que es fruto de largos años de experiencias y pruebas reales en situaciones cambiantes y diversas. 4

5 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS. Por otra parte, una de las consecuencias de la crisis energética del 73 fue la de reducir los niveles de iluminación, especialmente en el alumbrado vial, durante las horas en que el número de usuarios era menor. Esta medida, una vez superadas las exageraciones del primer momento, se ha continuado aplicando en la mayoría de paises con resultados satisfactorios. Son varias las técnicas utilizadas para lograr esta reducción y, dejando de lado por inadecuadas desde el punto de vista de prestaciones las que implican apagados parciales, tanto los luminotécnicos como el público en general se inclinan por la reducción de flujo de cada uno de los puntos de luz. El estabilizador-reductor de tensión puede servir para esta finalidad ya que, por su propia naturaleza, admite la posibilidad de ajustar la tensión que alimenta las lámparas a valores más bajos, lo que reduce, consecuentemente, el consumo. Esto significa que el estabilizador-reductor se convierte en una valiosa arma de ahorro energético, no sólo por su función estabilizadora sino, también, por su capacidad de actuar, de forma centralizada, como reductor de la potencia consumida por una instalación, durante periodos de tiempo ajustables. Resumiendo, la utilización del estabilizador-reductor en el alumbrado ofrece las ventajas siguientes: Ahorro energético: tanto por eliminación del sobrecoste energético por tensiones de alimentación altas, como por permitir niveles de iluminación, de duración e intensidad prefijables por el usuario. Aumento de la duración y rendimiento de las lámparas: Las lámparas duran más y mantienen su eficacia, a lo largo del tiempo, al no estar sometidas a imprevisibles variaciones de la tensión de alimentación, a funcionar durante horas a régimen reducido y al permitir que el encendido se haga de forma progresiva. Reducción de los costes de mantenimiento: En tanto y en cuanto las lámparas dura más, se espacían las reposiciones, manteniendo las condiciones de servicio. También se reducen las averías de los equipos auxiliares debidas a sobretensiones. Mejora de la calidad: Los niveles de iluminación pueden ajustarse a distintos valores según sean las exigencias de la instalación o el periodo de uso. No hay que ceñirse a escalones prefijados. Facilidad de instalación: El Estabilizador-reductor se instala en cabecera de línea sin necesidad de hilos pilotos a cada punto de luz. Puede, por tanto, montarse tanto en instalaciones nuevas como en otras que ya están en servicio, sin obras complementarias. Regulación independiente por fase: Los Estabilizadores-reductores completos, actúan, únicamente, sobre la fase que sufre fluctuaciones. Seguridad y fiabilidad: Los equipos de los mejores fabricantes ofrecen una gran seguridad de funcionamiento fruto de la experiencia en este tipo de productos. La carencia de elementos móviles, un cuidado proceso de fabricación y controles a lo largo del mismo, garantizan un servicio seguro y fiable. 5

6 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST. Un viejo conocido, como es el estabilizador de tensión, puesto al día con la más moderna tecnología electrónica, puede aportar importantes ahorros en un momento en que la gestión energética es un elemento clave en todas las entidades públicas y privadas. Los primeros Estabilizadores-reductores fueron los denominados electromecánicos, los cuales, cumpliendo su función en líneas generales, acusaban una cierta lentitud de respuesta frente a picos rápidos de sobretensión o subtensión y estaban sujetos a un mantenimiento importante (elementos móviles sujetos a desgaste mecánico). No fue hasta el perfeccionamiento de los semiconductores de gran potencia (TRIAC, TIRISTOR, ALTERNIS- TOR), que no aparecieron los denominados estáticos, los cuales conjugan rapidez de respuesta y economía en mantenimiento. En la actualidad, los sistemas de iluminación y las tecnologías que involucran, permiten obtener alumbrados de gran calidad bajo consumo. Cada vez más, las fuentes de luz ofrecen una mayor eficacia, las luminarias están mejor estudiadas para obtener elevados rendimientos y distribuciones fotométricas ajustadas a las necesidades del usuario y los métodos de cálculo, con ayuda de los potentes ordenadores, permiten afinar más para establecer las implementaciones más idóneas Pero existe un factor de vital importancia que, desde hace relativamente poco tiempo, no se le ha prestado la atención necesaria. Se trata de la calidad del suministro eléctrico, la cual, en lo relativo al alumbrado, se centra en la estabilidad de la tensión. Los Estabilizadores-reductores de flujo luminoso ILUEST aportan la solución imprescindible para la estabilidad de la tensión y, a la vez, permiten estabilizarla en tiempo programable, a un nivel más reducido, consiguiendo con ello ahorros superiores al 40 %. 2.- PROBLEMÁTICA EXISTENTE EN LAS INSTALACIONES DE ALUMBRADO. La principal problemática asociada a las instalaciones de alumbrado público hace referencia al mantenimiento y a la factura eléctrica por potencia consumida. En referencia al mantenimiento, si tenemos en cuenta lo que se tiene que pagar de más debido a las sobretensiones nocturnas y, como consecuencia, el acorte de la vida útil de las lámparas de descarga, parece claro que debemos estabilizar la tensión que les llega para ahorrar en mantenimiento. Por otro lado, y en referencia a la factura eléctrica, es evidente que hemos de reducir el consumo, de manera uniforme y segura, en aquellas franjas horarias y vías públicas que lo permitan. 6

7 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS. Por todo ello, los tres puntos más importantes a tratar son los siguientes: Sobretensiones. Es esta una de las principales problemáticas que se manifiestan en las instalaciones de alumbrado público, pues son ellas, las sobretensiones, las principales responsables de la elevada tasa de mortalidad prematura de las lámparas de descarga. Como seña diremos que todos los estudios al respecto señalan que un 10 % de sobretensión provocan una disminución de la vida de las lámparas de hasta un 50 %. Habituales a partir de, aproximadamente, las 20 horas por el cese de actividad de las industrias, se calcula fácilmente que sobretensiones de un 10 % de medida equivalen a un sobreconsumo de un 21 %. Además, por si esto fuera poco, debido a la nueva normativa europea de las tensiones, el mero hecho de pasar de 220 V AC a 230 V AC y, en instalaciones trifásicas, de 380 V AC a 400 V AC, implica consumir un 9 % más y alimentar las cargas a una tensión para la que, en la mayoría de los casos, no han estado diseñadas, lo cual conllevará, tarde o temprano, a un mal funcionamiento de las mismas. Ahorro energético. Dado el coste de la energía eléctrica y a la necesidad de iluminar de forma racional, esto es, de forma uniforme pero con unos niveles luminotécnicos adecuados a la vía y a la franja horaria, es importante reducir la energía consumida siempre que sea posible. En todos los polígonos industriales, autovías y autopistas, centros comerciales, gasolineras y en gran número de vías urbanas, los requerimientos de iluminación nocturna pasan por reducir al máximo los niveles sin renunciar a una uniformidad total. El ahorro conseguido dependerá en gran medida del tipo de lámparas de descarga empleadas, de la antigüedad de la instalación y de la longitud de la línea eléctrica alimentada, como factores más relevantes. Con todo, teniendo en cuenta el ahorro por reducción de la potencia consumida y por disminución de los gastos de mantenimiento (instalación y cambio de lámparas fundidas), el ahorro puede llegar fácilmente al 42 %, lo cual nos reduce, de forma drástica, el periodo de amortización del equipo. Gastos de mantenimiento. Todos los estudios luminotécnicos señalan que las lámparas de descarga son altamente sensibles a las sobretensiones, hasta el punto de reducir su vida útil hasta un 50 %. Por esta causa, parece lógico pensar que cuanto más tiempo permanezcan bajo una tensión inferior a la nominal y, sobretodo, menos sobretensiones les afecten, más dilatada será su vida. Así, la primera prioridad pasa por asegurar una alimentación siempre estable y por pasar a régimen de ahorro siempre que sea posible. 7

8 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST Soluciones adoptadas. Para hacer frente a esta problemática concreta, se adoptan, desde hace varios años, varias medidas. Doble circuito. Se trata de realizar apagados parciales en franjas horarias determinadas. Es este el primer método que se empleó y actualmente está en franca recesión por cuanto no obtenemos las siempre deseada uniformidad lumínica, con todas sus consecuencias asociadas: falta de seguridad ciudadana, peligrosidad de circulación, etc. Ventajas: Consigue un ahorro energético en proporción al número de lámparas apagadas. Inconvenientes: Crea zonas oscuras y no estabiliza la tensión en las lámparas, con lo que obtenemos una falta de uniformidad (inseguridad ciudadana y circulatoria) y acorte de su vida útil. Reactancias de doble nivel. Este sistema se basa en la instalación de una reactancia en cada luminaria a fin de reducir la corriente que pasa por la lámpara y, así, disminuir el flujo y el consumo. Ventajas: Obtiene reducciones en el consumo de un 40 % aproximadamente. Inconvenientes: Instalación muy costosa sobretodo en alumbrados en funcionamiento, pues hay que instalar una reactancia adicional en cada punto de luz e hilos de mando a cada luminaria (en la mayoría de los casos). No estabilizan la tensión de suministro, lo cual conlleva a que lleguen sobretensiones, subtensiones y toda clase de perturbaciones a las lámparas. Estabilizadores-reductores de flujo. Al instalarse en cabecera de línea, estos equipos solucionan todos los problemas expresados anteriormente por la sencillez de su montaje y porque mantienen permanentemente estabilizada la tensión de alimentación a las lámparas. De igual modo, permiten reducir la tensión de alimentación mediante una orden externa, consiguiendo con ello un ahorro adicional del 40 %. Vienen a eliminar todos los inconvenientes de los sistemas anteriores: Consiguen una reducción máxima de la tensión de alimentación. Uniformidad de iluminación en cualquier circunstancia. Una estabilización instantánea y permanente de la misma. Un coste de instalación muy bajo. 8

9 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS. 3.- DESCRIPCIÓN. Los Estabilizadores-reductores de flujo luminoso serie ILUEST están basados en los bien conocidos y acreditados estabilizadores de tensión de la serie «RE2», fabricados desde hace más de 25 años y mejorados con las últimas novedades tecnológicas, con lo que se asegura una alta fiabilidad y un elevado rendimiento. El ILUEST es un estabilizador electrónico de tensión con dos niveles claramente diferenciados: uno a nivel nominal y otro a un nivel más reducido, llamado también de ahorro, con lo que se asegura una correcta tensión de alimentación a las lámparas en cualquiera de estos niveles, siempre y cuando la tensión de entrada esté dentro de los valores prefijados. El paso a tensión de ahorro se realiza de manera controlada, suave y estabilizada, con lo que se obtienen flujos luminosos menores y adaptados a cada una de las exigencias. Los principales elementos constructivos son: Autotransformador de tomas múltiples por fase. Transformador booster por fase (según potencia). Control electrónico con microcontrolador por fase, By-pass automático de estado sólido por fase. Arranque progresivo mediante control remoto. Canal de comunicación RS-485. Programador horario de control de nivel de ahorro (Opcional). By-pass manual (Opcional). El Estabilizador-reductor de flujo luminoso es un equipo de regulación independiente por fase, lo cual significa que cada una de las fases es tratada individualmente a través de una Unidad Electrónica, la cual está gestionada a través de un microcontrolador de última generación que dirige todo el funcionamiento del Estabilizador-reductor y que permite, además, una comunicación vía interface RS-485, a través de un protocolo de comunicaciones determinado, con un ordenador para poder gobernar y dar las órdenes oportunas de tensiones de estabilización y reducción, así como conocer el estado del equipo. En cada una de las fases se dispone de una serie de indicadores luminosos (leds) que indican en cada momento el estado de funcionamiento del equipo: que toma del autotransformador está conectada, si está activada o no la orden de ahorro, si está o no en este modo y si el equipo está evolucionando en rampa, ya sea ascendente o descendente. El equipo dispone de un By-pass estático en cada una de sus fases, lo cual le permite conmutar toda la carga a la red en el supuesto de una incidencia y/o avería, autoprotegiéndose e impidiendo un apagón total del alumbrado, aunque ello signifique dejar de ahorrar en la fase involucrada. Cada fase está protegida con su correspondiente magnetotérmico, lo que evita que salte el general, del cuadro de mando y no se apague la totalidad del alumbrado. Se fabrica en dos versiones: en armario intemperie con grado de protección IP-54 y en subchasis para instalar en un cuadro de mando ya existente. 9

10 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST Autotransformador de tomas múltiples. Es el autotransformador de entrada, el cual dispone para cada fase, de una serie de tomas destinadas a subir o bajar la tensión de alimentación por mediación de la conmutación de otros tantos interruptores estáticos (tiristores) gobernados por la Placa Electrónica de Control Transformador Booster por fase. Hace ya bastantes años, el denominador transformador BOOSTER era un elemento de uso obligado en los estabilizadores de tensión, tanto electrónicos como electromecánicos a servomotor, debido a la falta de interruptores estáticos en el mercado capaces de soportar el paso de corrientes elevadas y a la fragilidad manifiesta de las escobillas de los autotransformadores, respectivamente. Según potencia, los Estabilizadores-reductores de flujo luminoso ILUEST disponen de un transformador de compensación o BOOSTER en serie con la entrada del equipo. Este transformador hace la función, principalmente, de soportar los 2/3 de la intensidad nominal de entrada, dejando el tercio restante lo soporten los interruptores estáticos. Aplicando este transformador conseguimos también un menor calentamiento de toda la unidad de potencia (tiristores de conmutación), con lo que espaciamos mucho más las averías Control Electrónico por microcontrolador por fase. En cada fase, este Control es el encargado de gestionar los diferentes módulos del Estabilizador-reductor: vigila las tensiones de salida, gobierna los conmutadores estáticos, supervisa el estado del By-pass, el puerto serie RS-485, controla el ciclo de funcionamiento diario, etc By-pass automático de estado sólido por fase. Es el encargado de conmutar toda la carga a la red de suministro, en caso que tenga lugar alguna anomalía en el funcionamiento de alguna fase del Estabilizador-reductor. La fase en cuestión no ahorrará pero, como es preceptivo, se mantendrá el alumbrado conectado Arranque progresivo mediante control remoto. A través de los bornes de ahorro que el equipo incorpora en cada una de sus fases, se puede ordenar el paso de tensión nominal a reducida o viceversa, siempre que éstos queden puenteados. 10 Es de vital importancia asegurase que no aplicamos tensión a estos bornes, pues son, todos ellos y en cada fase, libres de potencial. A estos bornes podemos acceder vía reloj programador, reloj astronómico, control centralizado, autómata programable. etc.

11 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS Canal de comunicación RS-485. De serie en todos los equipos estabilizadores-reductores, es una puerta de acceso al exterior del equipo para el control de sus parámetros. A través de este canal podemos conectar varios estabilizadores-reductores de flujo, un controlador centralizado de alumbrado, un autómata programable, un ordenador personal, etc Programador horario de control de nivel de ahorro (opcional). El principal periférico de un Estabilizador-reductor de flujo luminoso reside en todo dispositivo que permita cerrar los contactos de ahorro (libres de potencial) del ILUEST. Uno de los más comunes y más empleados es el Programador Horario, el cual, a través de el/los relés de salida dará la orden de reducción de flujo al regulador en el horario previamente programado By-pass Manual (opcional). Además de By-pass estático y automático que incorpora el equipo de serie, existe la posibilidad de instalar un By-pass manual el cual se utilizará para puentear el equipo en casos de necesidad: tareas de mantenimiento, casos en que se requiera cargar la línea, transistoriamente, muy por encima de la calculada (ferias, fiestas y eventos especiales, etc.). 11

12 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST. 4.- IMPORTANCIA DE LA ESTABILIZACIÓN. Como es bien sabido, todos los estudios luminotécnicos se basan en los flujos luminosos nominales de las lámparas que se obtienen para valores normalizados de la tensión de alimentación. Si dicha tensión no es constante, el flujo variará en más o en menos, y de poco servirán los más precisos cálculos para garantizar los resultados apetecidos. La variaciones de tensión no sólo afectan al rendimiento de las lámparas, también influyen de forma notable en su duración y en la potencia consumida. Las tensiones por encima de los valores previstos hacen que la vida útil se reduzca de forma apreciable (hasta un 50 %) y el consumo se incremente notablemente. Por otro lado, es habitual que durante las horas nocturnas se produzcan sobretensiones en las redes eléctricas, con lo que podemos afirmar que desde el momento de puesta en marcha del equipo conseguimos importantes ahorros sólo por este hecho. Además, por el simple hecho de estabilizar la tensión de alimentación en bornes de las lámparas, todos los estudios realizados al respecto constatan la mayor durabilidad de las mismas. El equipo regula de forma dinámica los márgenes con que puede variar la tensión de alimentación garantizando una salida totalmente estabilizada: Para garantizar una salida a 230 V AC, la tensión de entrada puede variar entre un +25 % y un -5 %: Debido a que estamos lejos de la zona en que las lámparas corren el riesgo de apagarse por falta de alimentación y cerca de las tensiones peligrosas para ellas, el equipo filtrará más eficazmente las sobretensiones que las subtensiones. Además, si la tensión de suministro baja más de este 5 % posibilitará que el equipo logre un ahorro adicional. Para garantizar una salida fija en tensión de ahorro para lámparas de VM (190 V AC), la tensión de entrada puede variar entre un +1 % y un -19 %. Para garantizar una salida fija en tensión de ahorro para lámparas de VSAP (180 V AC), la tensión de entrada puede variar entre un +10 % y un -25 %. En estos últimos supuestos, al estar dentro de la zona peligrosa de apagado accidental y muy lejos de las sobretensiones peligrosas para las lámparas, el equipo debe regular más por debajo y mucho menos por encima. Es importante que hagamos notar que si los márgenes de regulación son menores, ello influye substancialmente en el precio del equipo. De todo lo dicho anteriormente se deduce la importancia de disponer de un suministro de energía de calidad, especialmente en lo que se refiere a la estabilidad de la tensión. 12

13 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS. La gran importancia de la estabilización de la tensión radica en varios puntos importantes: Influye en la vida de las instalaciones y de todos sus elementos asociados al evitar cualquier sobretensión momentánea. Obtenemos un ahorro adicional al eliminar las sobretensiones nocturnas, además de eliminar la primera causa de mortalidad de las lámparas de descarga. Debido a la nueva normativa B.T., las tensiones normalizadas pasan de 220 V a 230 V y de 3x380 a 3x400 V. Mediante unas simples operaciones encontramos, que solamente por pasar de 220 a 230 V, ello implica consumir un 9 % más, aparte de aplicar una tensión más elevada (y para la que no ha estado diseñada) a la lámpara. El Estabilizador-reductor de flujo luminoso ILUEST nos permite, a voluntad, ajustar la tensión de salida, con lo que podemos fácilmente subsanar este inconveniente. La depreciación típica de las lámparas hace que, durante sus primeras horas de vida, su consumo sea más elevado y que arroje unos niveles de iluminación por encima de los proyectados. A través de un Estabilizador-reductor de flujo luminoso ILUEST podemos regular su flujo racionalizando el consumo. % de lámparas no fundidas. 100 B A Miles de horas de funcionamiento. Fig. 1.- Comparación de la duración de las lámparas con y sin ILUEST. 13 % Horas en miles. A : Curva sin estabilizador-reductor. B : Curva con estabilizador reductor. Fig.2. Curva típica de depreciación del flujo luminoso en una lámpara de descarga

14 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST. 5.- ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO. TECNOLOGÍAS. Existen 3 versiones bien diferenciadas de los Estabilizadores-reductores de flujo luminoso: una electromecánica o dinámica (ya en desuso) y dos electrónicas Estabilizadores-reductores electromécanicos. Durante los últimos años han estado cada vez menos presentes en el mercado para prácticamente desaparecer en la actualidad. Están basados en un autotransformador de regulación continua (ARC) a servomotor, un transformador de relación «Booster», un By-pass manual y una unidad electrónica de control. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. Un control electrónico vigila permanentemente la tensión de salida, proporcionando una señal de corrección al motor en el caso de que sea incorrecta. Éste último actuará sobre el ARC (Autotransformador de Regulación Continua) aumentando o disminuyendo la tensión a base de desplazar el cursor de la toma variable, en un sentido u otro. La tensión resultante se aplica al primario del «Booster», el cual suma esta tensión en fase o en contrafase a la red a través de su secundario, corrigiendo de esta forma las fluctuaciones que se produzcan sobre la tensión nominal. Los principales inconvenientes de este sistema son: La inclusión de elementos móviles (poleas, correas, motores, ejes, escobillas), los cuales son susceptibles de un mayor grado de incidencias (averías). Una velocidad de estabilización mucho más lenta, lo cual hace que las variaciones rápidas de la tensión de alimentación no consiga estabilizarlas. Consecuencias: - Frente a sobretensiones: acorta la vida de las lámparas. - Frente a subtensiones: apagados parciales o totales del alumbrado. Las corrientes de saturación del núcleo del ARC, causadas por la magnetización remanente, son susceptibles de producir el disparo de los magnetotérmicos de protección de la instalación, así como de apagar el equipo. Para evitarlas es indispensable limitar las corrientes de arranque un circuito electrónico elementos (nunca mediante inductancia) incluido en el equipo Estabilizadores-reductores estáticos. Estos equipos, totalmente actuales, podemos encontrarlos bajo dos conexionados distintos: Conexión directa, el la que no se emplea el transformador de compensación o Booster, y Conexión con Transformador Booster, en la que, a través de esté último, limitamos las corrientes circulantes por los semiconductores de potencia. SALICRU emplea, desde siempre, las dos tecnologías indistintamente. 14

15 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS. CONEXIÓN DIRECTA. Basados en un autotransformador de tomas múltiples por fase, una unidad electrónica con microprocesador por fase, interruptores estáticos de potencia y un By-pass automático de estado sólido por fase. En resumen, se trata de tres equipos monofásicos conectados en estrella. Opcionalmente pueden incluir un programador horario de control de nivel de ahorro, control centralizado, relojes astronómicos, By-pass manual, etc. Principio de funcionamiento. Un autotransformador se alimenta directamente de la tensión de red en su primario. Sus tomas en el secundario van unidas a la salida a través de los interruptores estáticos de la unidad electrónica. Los interruptores estáticos son semiconductores gobernados por un sistema electrónico de forma que, en todo momento, haya un sólo semiconductor activo (el de la toma que en aquel instante proporcione la tensión de salida deseada). La U.E. de Control es la encargada de gestionar las decisiones: a través de una tensión de referencia que tiene grabada en una EEPROM, va vigilando constantemente la tensión de salida del equipo a fin de activar un tiristor u otro dependiendo de la toma que deba conmutar para compensar la salida. Al activarse la orden de ahorro en un momento dado, el microcontrolador, en cada fase, irá disminuyendo lentamente esta tensión de referencia en rampa, de forma que la salida permanecerá estabilizada, incluso, durante el transcurso de la misma. Entrada Autotransformador de tomas múltiples Bypass automático Bypass manual (opcional) Salida Interruptores estáticos de estado sólido FA CR C REF CAD Control arranques progresivos Control Remoto Control de salida Programmer ON/OFF saving Opcional Comunicación serie RS-485 Fig. 3. Diagrama de bloques ILUEST directo. 15

16 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST. Entrada Transformador relación «Booster» Bypass Automático Bypass Manual (opcional) Salida Autotransformador de tomas múltiples Interruptores estáticos de estado sólido FA CR C REF CAD Control arranques progresivos Control Remoto Control de salida Programador ON/OFF Ahorro (Opcional) Comunicación serie RS-485 Fig. 4. Diagrama de bloques ILUEST on Booster CONEXIÓN CON TRANSFORMADOR «BOOSTER». Idéntico al sistema de Conexión directa con la salvedad que hay que añadir un transformador de relación «Booster» por fase. Principio de funcionamiento. El secundario del transformador «Booster» es alimentado a partir de la tensión obtenida de cada una de las tomas del secundario del autotransformador, el cual está alimentado directamente de la red a través de un interruptor magnetotérmico. Esta toma se conecta al «Booster» a través de unos interruptores estáticos gobernados por una unidad electrónica de control, de forma que siempre haya un sólo semiconductor funcionando (el correspondiente a la toma que en aquel instante proporcione la tensión de salida correcta). Esta tensión se suma en fase o en contrafase a la red a través del secundario del mencionado «Booster», corrigiendo las fluctuaciones que sobre la tensión nominal se produzcan. 16

17 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS. A Entrada B C Salida D A. Booster. B. Autotransformado de tomas múltiples. C. Unidad Electrónica. D. Interruptores estáticos. 17 Fig. 5. Conexión transformador «Booster».

18 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST. 6.- CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL ESTABILIZADOR-REDUCTOR. Los Estabilizadores-reductores de flujo luminoso ILUEST de SALICRU se diseñaron y se fabrican obedeciendo a una serie de características y prestaciones irrenunciables las cuales, poco a poco, se han ido convirtiendo en un modelo a seguir por otros fabricantes: Al estabilizar la tensión de alimentación a las lámparas se consiguen importantes ahorros en los consumos, debido a la eliminación de las sobretensiones típicas en el alumbrado público en las horas nocturnas. Esta estabilización de la tensión, tanto a nivel nominal como a nivel reducido, se realiza de forma casi instantánea, alrededor de 100 ms, lo cual beneficia a las lámparas, puesto que en ningún momento estarán expuestas a sobretensiones y evitará su apagado por una caída momentánea de la tensión de alimentación. El equipo, gracias a un potente microcontrolador por fase, vigila en todo momento la tensión de salida y la estabiliza en todos los estados de funcionamiento: a tensión nominal, a nivel reducido y en las rampas de subida y bajada. Al reducir la tensión de alimentación de la instalación se reduce el flujo luminoso y por consiguiente el consumo de energía eléctrica. El paso de tensión nominal a reducida y viceversa se realiza de forma lenta (rampa suave), alrededor de 5 V/min, a fin de no afectar a la vida media de las lámparas. Los Estabilizadores-reductores de flujo luminoso ILUEST, por seguridad, son del tipo estático de alto rendimiento e interactivos, sin elementos móviles. Disponen de By-pass, el cual es muy útil de cara a mantener el alumbrado conectado en el supuesto de una avería en el tipo. Este By-pass es siempre estático e independiente por fase (no es a contactores por ser estos elementos móviles los más expuestos a averías), y está protegido por interruptores magnetotérmicos en cada una de las fases (según normativa de B.T.). Son de regulación independiente por fase con 3 circuitos de control independientes, de forma que en el supuesto de una avería en cualquiera de las fases, esta no afecte al funcionamiento de las otras dos (admite desequilibrios del 100 %). Esto posibilita mezclar distintos tipos de lámparas en una misma instalación y la regulación de tensiones de entrada y órdenes de ahorro independientemente para cada una de las fases. Flexibilidad de comunicación: Los equipos son interactivos e inteligentes y pueden comunicarse con cualquier control de alumbrado público existente, de forma que éste gobierne el equipo y le indique las horas y tensiones a las que desea ahorrar. Asimismo se puede gobernar de forma independiente hasta 33 equipos y conectarse a una red de fibra óptica. (Opcional). Los estabilizadores mantienen la tensión de salida con una precisión superior al ±2 % con unos márgenes de regulación dinámicos de la tensión de entrada comprendidos entre el +25 % y el +5 % para tensión de salida nominal (218,5 V a 287,5 V), +11 % y -19 % para tensión de salida en régimen de ahorro para lámparas de vapor de mercurio (VM, 153,9 V a 210,9 V) y entre el +10 % y el -25 % para tensión de salida en régimen de ahorro para lámparas de vapor de sodio de alta presión (VSAP, 135 V a 198 V). De esta forma se consigue adaptar la regulación, no tan solo a cada tipo de lámpara de descarga, sino también en cada tramo del ciclo. 18

19 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS. El rendimiento del equipo es superior al 97 % y la temperatura ambiente del trabajo está comprendida entre -40 ºC y +45 ºC, disponiéndose asimismo de indicaciones ópticas por cada una de las fases del estado de funcionamiento y de una alarma acústica que indica la activación del By-pass. Después de un corte o microcorte del suministro eléctrico, el equipo reinicia el ciclo de funcionamiento (reset del equipo) desde el principio para reposicionarse en el punto que estaba antes de sobrevenir el corte. Esto es así para asegurar el reencendido del alumbrado en el caso de que sobreviniera el corte de suministro estando el equipo suministrado tensión de ahorro. Dispone de unos microinterruptores para poder escoger el tipo de lámpara a alimentar, VSAP o VM, por ser éstas las más usuales en las instalaciones de alumbrado actual. De igual forma, se contempla la posibilidad de ajustar la tensión de salida al valor deseado a fin de adaptar el equipo al resto de lámparas de descarga existentes. Se controla en todo momento el cebado de las lámparas y los posibles disparos de los ICP limitando las corrientes de arranque. Está limitación se realiza de forma electrónica y nunca mediante una reactancia, ya que ésta empeora el rendimiento del equipo. A través de este control se consiguen evitar, aproximadamente, el 40 % de las sobreintensidades de arranque. El equipo posee indicaciones ópticas y acústicas para cada una de las fases, lo cual facilita los trabajos de mantenimiento y reduce sensiblemente el MTTR (tiempo medio de reparación) en caso de avería. El equipo es capaz de suministrar ajustes variables de los niveles de iluminación y, opcionalmente, distintos niveles de reducción a distintas horas y en distintos días. El equipo no afecta a la senoide de salida ni crea ningún tipo de armónicos, no alternado tampoco el factor de potencia de la instalación. Apto para instalaciones nuevas y antiguas, debido a su conexión centralizada y no precisar elementos adicionales. Apto para todas las lámparas de descarga, adaptándose a las características particulares de cada una: punto de arranque, duración de las rampas, tensiones nominales y de ahorro, etc. Rapidez de amortización: debido al elevado ahorro energético que supone su instalación, su amortización se consigue en un periodo de tiempo que oscila entre los 6 meses y los dos años, dependiendo de la potencia del equipo, la calidad de la instalación, etc. Versiones: el equipo se fabrica en caja exterior, con grado de protección IP-54, metálica o poliester y en subchasis para instalarse en un cuadro de maniobra del alumbrado ya existente. Asimismo, se fabrica en monofásico o trifásico (3x230 V AC y 3x400 VAC). En cuanto a su instalación, el equipo se ubica en cabecera de línea del alumbrado, ya sea en el mismo cuadro de mando o en caja aparte, sin que precise ningún tipo de cableado suplementario del control hasta las lámparas, ya que debe de ser el propio equipo el que gobierne los cambios de tensión. 19

20 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST. Conformidad a normativa: el equipo se conforme a las directivas de la CE 73/23/CEE de Seguridad B.T. y 89/336/CEE de Compatibilidad Electromagnética. Fabricación bajo certificación ISO 9000 a fin de asegurar unos procesos de control de calidad de fabricación. Conformidad a ensayos en Laboratorios Oficiales: Los Estabilizadores-reductores de flujo luminoso ILUEST de SALICRU ELECTRONICS han superado con éxito todas las pruebas y ensayos a que han sido sometidos en las condiciones indicadas en las normas de los laboratorios siguientes: LABORATORIO GENERAL DE ENSAYOS E INVESTIGACIONES de la Generalitat de Cataluña - Adscrito al departamento de Industria y Energía. L.G.E.I. está asociado a la Red Española de Laboratorios de Ensayo (RELE). LABORATORIO DE ENSAYOS Y SERVICIO DE MEDIO AMBIENTE del Excmo. Ayuntamiento de Zaragoza. 7.- PRINCIPIO GENÉRICO DE FUNCIONAMIENTO Proceso de puesta en marcha. En el momento que el equipo recibe tensión, empieza el ciclo de funcionamiento diario iniciándose, a través del microprocesador de cada fase, un test de todos los parámetros esenciales del equipo y produciéndose un «arranque suave» de la instalación, partiendo de 210 V AC (implementables otras tensiones de arranque) y manteniéndose a este nivel durante Pasado este ciclo, el cual consigue eliminar aproximadamente el 40 % de las sobrecorrientes de arranque de las lámparas, empezará a subir la tensión lentamente hasta llegar a los 230 V AC nominales en, aproximadamente, 5 más. Esta «rampa suave» es ideal para la buena conservación de las lámparas. En todo este proceso de arranque, la tensión estará permanentemente estabilizada en los valores correspondientes Ciclo de trabajo. Una vez finalizado el proceso de puesta en marcha, el equipo seguirá suministrando a la instalación tensión estabilizada al valor nominal hasta el momento en que se reciba la orden de reducir el flujo. Esta orden provendrá del dispositivo exterior elegido (programador horario, reloj astronómico, control remoto, control centralizado, accionamiento manual, etc) el cual estará conectado a los bornes indicados en el equipo como «Control Remoto». Entonces se iniciará un proceso de reducción en «rampa suave» durante unos 10 minutos, hasta el valor de ahorro, distinto según se utilicen lámparas de vapor de mercurio (VM) o de vapor de sodio alta presión (VSAP). Este proceso se repetirá tantas veces como esté programado, así como si se produjesen cortes o microcortes de suministro. 20

21 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS. Un (V) VM.- Lámpara de vapor de mercurio. VSAP.- Lámpara de vapor de sodrio a alta presión. 230 V 210 V Nivel ahorro VM Nivel ahorro VSAP t 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 0.- Puesta en marcha del sistema. 1.- Inicio de «Rampa suave» de encendido. 2.- Llegada a nivel nominal. 3.- Orden de entrada en nivel de ahorro reducido. Inicio de descenso en «Rampa suave». 4.- Llegada al nivel de ahorro, dependiendo del tipo de lámparas. 5.- Fin de funcionamiento en nivel reducido y vuelta (o no) al nivel nominal, también en rampa progresiva de ascenso. 6.- Funcionamiento en tensión nominal hasta la desconexión. 7.- Desconexión diaria. 8.- LA UNIDAD ELECTRÓNICA DE CONTROL. Fig. 6. Ciclo de funcionamiento Descripción del Servosistema, variación tensión de referencia. La Unidad Electrónica de Control (U.E.), implementada en base a un microcontrolador de última generación, es la encargada de gestionar las decisiones y de tomar muestras, constantemente (a través de una tecnología denominada Polling), de los principales parámetros del equipo: tensiones entrada/salida, frecuencia, etc., así como vigilar el estado del By-pass y del puerto serie RS-485. En la EEPROM del microcontrolador se almacenan los parámetros del equipo; la tensión de salida se introduce en el microcontrolador para que éste la convierta a un valor digital. La tensión de referencia queda determinada a través de una ventana que determina la precisión de salida del equipo. Además, se ha introducido una pequeña histéresis a fin de evitar oscilaciones y cambios de toma no deseados. El microcontrolador comparará, en cada momento, la tensión de salida del equipo con la tensión de referencia, dando como resultado de esa comparación la denominada «señal de error del servosistema» (diferencia de la tensión de salida respecto a la referencia que deseamos) que es la que empleará para decidir qué toma del autotransformador debe ser conmutada en cada momento para obtener la tensión de salida adecuada. La tensión de referencia al arrancar será la de la tensión de arranque. Posteriormente, el microcontrolador ira lentamente incrementando esta tensión hasta alcanzar a la de referencia. En el momento de activarse la orden de ahorro, el microcontrolador irá decrementando lentamente la tensión de referencia hasta alcanzar la de ahorro programada. En todo momento la tensión de salida será comparada con el valor que tenga la referencia en ese instante, estabilizándola incluso en los momentos de variación de dicha tensión. 21

22 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST Ajustes, indicaciones y selectores del control electrónico. Los Estabilizadores-reductores de flujo luminoso ILUEST permiten una gran flexibilidad de funcionamiento al poder ser ajustados y/o visualizados una serie de parámetros esenciales incidiendo directamente en la placa de control. En el apartado de los ajustes posibles, resaltamos: Variar la tensión de salida, tanto nominal como de ahorro, incluso con el equipo en marcha, (tomando la precaución de variar la tensión de ahorro de forma lenta a fin de no provocar un reset del equipo). Conmutar la tensión de ahorro prefijada para VM o VSAP. Cambiar la velocidad del ciclo de trabajo a modo rápido a fin de facilitar el ajuste y puesta en marcha del equipo. Etc. En lo referente a las indicaciones por fase, destacamos las siguientes: Orden de ahorro activada. Estado del equipo (ahorro, arranque, salida y rampas). By-pass y su causa (tiristor abierto o en cortocircuito y corriente de neutro excesiva). Interruptor de estado sólido activado. Etc. Esta gran variedad de indicaciones, tanto ópticas como acústicas, y de ajustes posibles, convierten al ILUEST en un equipo muy accesible a la hora de efectuar operaciones de mantenimiento o de reparación. 22

23 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS. 9.- COMUNICACIÓN VÍA RS-485, RS-232 O FIBRA ÓPTICA. Los equipos Estabilizadores-reductores de flujo luminoso ILUEST permiten, mediante un interface de comunicación, ser conectados a cualquier sistema de control centralizado de alumbrado público vía radio, módem, etc. Mediante su puerto serie RS-485/232, siendo posible mediante este control la monitorización y el gobierno de múltiples parámetros, entre los que podemos destacar: Hora de encendido del equipo. Hora de apagado del equipo. Hora de reducción de flujo luminoso. Nivel de la tensión de reducción. Control punto a punto. Posibilidad de distintos niveles de reducción y distintas horas. Nivel de la tensión de estabilización. Nivel de la tensión de arranque Comunicación mediante Interface RS-485. A partir del Puerto serie RS-485 del Estabilizador-reductor de flujo luminoso ILUEST, podemos, a través de su protocolo de comunicaciones, visualizar y/o programar los siguientes parámetros: Programación de las tensiones de arranque, nominal y ahorro a cualquier valor y en cualquier momento. Realizar un reset (reiniciar el ciclo de arranque) por software. Éste se realiza automáticamente cuando sobreviene un corte o microcorte del suministro eléctrico. Parar el equipo. Poner en marcha el equipo. Ordenar el paso a flujo reducido. Ordenar el paso a flujo normal. Silenciar la alarma de By-pass. Preguntar por el estado del equipo diferenciando cada una de las fases. Los estados posibles son: - Arranque. - Rampa de subida. - Flujo nominal. - Rampa de bajada. - Flujo reducido. - By-pass. Preguntar por el resultado de la comunicación. 23

24 ESTABILIZADORES-REDUCTORES DE FLUJO LUMINOSO, ILUEST Unidad electrónica de comunicaciones extendidas. Esta placa opcional puede asimismo interpretar multitud de señales externas provenientes de autómatas programables (PLC S), ordenadores, etc. Está constituida por varias entradas/salidas de distinta naturaleza: Puertos serie RS-485 y RS-232: con el primero posibilitamos controlar hasta 33 ILUEST, mientras que con el segundo podemos controlarlo vía ordenador. Entradas analógicas 4 20 ma, +5-5 V, 0 10 V: a través de las salida analógicas de, por ejemplo, autómatas programables, se posibilita enviar ordenes al estabilizador-reductor. Tres entradas digitales: envío de órdenes al estabilizador-reductor a través, por ejemplo, de la conexión con cualquier autómata con salida a relés. Dos salidas a relés: accionables a través de las entradas analógicas o digitales, permiten reducir el flujo o poner en marcha/apagar el equipo. Dos salidas optoacopladas. Se puede controlar también la iluminación interior de un túnel para evitar deslumbramientos al entrar o salir del mismo como consecuencia de las condiciones de la iluminación exterior (el flujo luminoso en el interior del túnel es mayor cuando la iluminación exterior es elevada y menor cuanta menor iluminación exterior haya). Es necesario la incorporación para tal efecto de una sonda analógica de flujo luminoso y una pequeña fuente de alimentación de 30 V DC. 24

25 ILUEST LUMINOUS FLOW REDUCER-STABILISERS DESCRIPCIÓN DE LAS PROTECCIONES Y SEGUROS. Si el equipo detecta una bajada en escalón brusca en la entrada del equipo que se sale de los márgenes de regulación y no puede estabilizarla, realiza un reset (reinicio de todo el ciclo) para evitar el apagado de alguna lámpara Funcionamiento del By-pass. Los Estabilizadores-reductores disponen de un By-pass estático por fase. Este puede actuar bajo las siguientes premisas: Fallo del equipo Estabilizador-reductor. En el caso de producirse una avería en el equipo se conecta el By-pass de la fase afectada, dejando las lámparas conectadas en esta fase con tensión directa de la red comercial. Sobrecarga de una fase. Sobretemperatura Magnetotérmicos. El equipo dispone de 3 magnetotérmicos, uno por fase, e independientes los unos de los otros. Protegen al equipo en los siguientes modos: Funcionamiento normal como estabilizador-reductor. Funcionamiento en modo By-pass. Según indica la normativa al respecto sobre seguridad, los equipos deben permanecer seguros para un operador, por lo que debe protegerse mediante uniones como por ejemplo fusibles, cortacircuitos térmicos, etc. Es por ello que en funcionamiento en modo By-pass, los magnetotérmicos siguen protegiendo y en el supuesto que la anomalía que haya disparado el By-pass sea una sobrecarga, deberá terminar produciendo un disparo del magnetotérmico. La ventaja de este sistema, es que en este supuesto solo se apagaría una fase y no todo el sistema como en el caso de tener solamente magnetotérmico general de la instalación (trifásico tetrapolar: apaga las 3 fases). Los magnetotérmicos son de curva U. 25

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