Preguntas y respuestas frecuentes sobre equipos auxiliares para lámparas a descarga

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1 Preguntas y respuestas frecuentes sobre equipos auxiliares para lámparas a descarga GENERALIDADES Ing. Alberto Garcia Departamento Técnico de Industrias Wamco S.A. Por qué una lámpara a descarga requiere un equipo auxiliar? La lámpara a descarga gaseosa tiene una tensión de arco (tensión entre extremos) diferente a la de red por lo que es necesario colocar una impedancia entre ellas para absorber la diferencia. Por qué se usa un balasto y no una resistencia? El balasto es una impedancia que tiene una pérdida de potencia muy inferior a la de una resistencia, por lo tanto su elección se debe a la mayor eficiencia lograda de este modo. Es lo mismo factor de potencia y cos j? No, pero son iguales si no hay distorsión de la corriente o sea si es senoidal. Por qué es necesario el uso de un capacitor? El conjunto balasto + lámpara de descarga consume de la red tanto energía activa como energía reactiva inductiva. La energía activa se aprovecha en su mayor parte para convertirla en luz visible y una parte mucho menor se desperdicia en forma de calor debido a la pérdida propia del balasto. La energía reactiva inductiva es intercambiada entre el circuito y la red y no es registrada para la facturación propiamente dicha que incluye, básicamente, la energía activa consumida. La suma vectorial de ambas se la llama energía aparente y numéricamente es igual a la tensión por la corriente (voltampere). La relación entre la energía activa y la energía aparente se llama factor de potencia. Cuanto menor es el factor de potencia tanto mayor es la energía inductiva pero, aunque esta no es facturada al cliente circula por todos los circuitos y obliga a sobredimensionar la instalación desde el generador hasta los transformadores y conductores. Por esta razón las compañías distribuidoras de electricidad penalizan a los clientes con alta carga de energía reactiva exigiéndoles, además, corregir el factor de potencia llevándolo a valores iguales o superiores a un determinado mínimo. La forma de lograr este aumento del factor de potencia es por medio de capacitores (también mal llamados condensadores) cuya energía reactiva es capacitiva, es decir opuesta a la del balasto pero se corrige una parte si la corriente no es senoidal. Si bien el capacitor no es imprescindible para el normal funcionamiento de la lámpara, es necesario para disminuir la corriente por la instalación, pues al mejorar el factor de potencia se evitan recargos en la facturación de la energía eléctrica y se requieren conductores de menor sección. LÁMPARAS FLUORESCENTES Por qué la lámpara fluorescente requiere un arrancador? La lámpara fluorescente no enciende con la tensión de red, por lo tanto necesita para el establecimiento del arco eléctrico un balasto y un dispositivo que provea: b) Precalentamiento de los cátodos (filamentos) que se encuentran en los extremos del tubo c) Un pulso de alta tensión entre extremos de la lámpara. Ésto se logra con el dispositivo conocido como arrancador o starter. Qué funciones cumple el balasto en una lámpara fluorescente? /5

2 a) Limitar a valores adecuados la corriente de cortocircuito cuando el arrancador está cerrado, para permitir el precalentamiento de los cátodos de cada lámpara. b) Producir el pulso de alta tensión necesario para el encendido de la lámpara en el momento de la apertura del arrancador. c) Limitar la corriente de la lámpara durante su funcionamiento dentro de los valores normalizados. Si esta corriente excede la normalizada disminuirá la vida de la lámpara y provocará un sobrecalentamiento anormal del balasto acortando su vida y poniéndolo en riesgo de destrucción. Una corriente menor a la nominal hará que la lámpara entregue menos luz que la esperada afectando el confort visual y los niveles de iluminación. El instalador deberá compensar la disminución del nivel lumínico aumentando la potencia de las lámparas, agregando artefactos y excediéndose del presupuesto. Que parámetros afectan la vida del balasto? La temperatura de la bobina del balasto es el principal factor que define la vida útil del balasto. Además de un buen diseño y de la calidad de sus elementos aislantes, el balasto debe montarse adecuadamente en el artefacto para que pueda disipar correctamente la temperatura desarrollada por su bobina. El balasto debe adosarse directamente a la superficie si esta es metálica sin intercalar elementos que sean aislantes térmicos. No se debe aislar el balasto con amianto ni cubrirlo con elementos que le impidan disipar el calor. La temperatura del recinto donde se coloca el balasto, debe ser la menor posible. Se debe evitar encerrar los balastos en luminarias herméticas con gran número de lámparas funcionando dentro de ellas. Qué cuidados se deben tener en cuenta para disminuir la temperatura de un balasto para lámpara fluorescente? En el diseño del balasto debe cuidarse que las pérdidas (bobina + núcleo) estén acotadas a valores que mantengan la temperatura de la bobina por debajo de la clase térmica de los materiales utilizados (alambres, carretes y materiales aislantes). La tensión de red no debe exceder los valores normales pues su aumento incrementa la corriente de la lámpara provocando un aumento de las pérdidas en el balasto resultando en mayor temperatura de la bobina. Un incremento del 10% de la tensión de red se traduce en un aumento de la temperatura en el balasto entre 10 % y 15ºC. Es importante recordar que por cada 10 ºC de incremento de temperatura, la vida útil del balasto se reduce a la mitad. Un balasto de buena calidad debe tener una vida mínima de 10 años. Qué se debe hacer cuando una lámpara fluorescente no enciende y permanecen los cátodos calientes? El problema está causado por un arrancador defectuoso que tiene sus electrodos pegados y no se abren. En esta situación se debe cambiar en forma urgente el arrancador puesto que la corriente que circula por el balasto es la de cortocircuito, produciendo un aumento muy grande de la temperatura de la bobina y llevando a la misma a degradar en forma muy importante su vida útil. Por qué en algunas ocasiones la lámpara fluorescente parpadea y no enciende? Porque la lámpara está agotada, el gas interno está contaminado y los cátodos perdieron su recubrimiento de pasta emisiva. Se debe cambiar la lámpara en forma urgente para evitar el deterioro del balasto y del arrancador. Qué precauciones se deben tomar para el encendido seguro de la lámpara fluorescente de 105/112W? Usar buenos zócalos portalámparas y que los mismos se encuentren bien alineados con el eje de la lámpara para asegurar el contacto. Colocar la lámpara a no más de 2,5 cm de distancia de un artefacto metálico o tira metálica del ancho y largo igual al de la lámpara (un alambre no suple esta tira). La tira metálica debe estar puesta a tierra. Asegurar que la tensión de filamento del balasto no esté cortada (la tensión hacia los cátodos debe ser 3,5V). Por qué a veces, se pone muy negro un extremo de la lámpara? Cuando un extremo de la lámpara se pone muy negro es porque: a) el cátodo se encuentra cortado. b) el portalámpara no hace buen contacto WAMCO 2/5

3 c) el balasto tiene un filamento de caldeo de la lámpara cortado o con baja tensión. d) la lámpara está en el final de su vida /5

4 LAMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO Qué precauciones se deben tomar con el balasto para lámparas de mercurio? El balasto debe ser colocado en un recinto ventilado, alejado de la lámpara. No se debe encerrar el balasto en el mismo recinto de la lámpara. Qué relación existe entre la tensión de red y la vida del sistema? La tensión de red, durante la noche, incrementa su valor y es un factor determinante en la vida del balasto, capacitor y lámpara. Un 10% de exceso en la tensión reduce la vida del conjunto entre 50% y 70%. Se debe conocer la tensión correcta existente en la línea para solicitar el balasto y el capacitor adecuados. El armado de la luminaria requiere un cuidado especial? Los cables que salen del balasto y van al portalámparas deben resistir la temperatura desarrollada. Los cables deben ser siliconados, nunca de PVC. El portalámparas debe asegurar firmemente el contacto central de la lámpara y soportar su temperatura. LÁMPARAS DE VAPOR DE SODIO DE ALTA PRESIÓN Las lámparas de Sodio AP requieren un elemento especial? Contrariamente a las lámparas de vapor de mercurio, que encienden al conectar el circuito balasto-lámpara a la red, las lámparas de Sodio AP requieren para su encendido un ignitor. Qué función cumple el ignitor? El ignitor produce pulsos de alta tensión necesarios para el encendido de la lámpara. El alto del pulso depende de los requerimientos de la lámpara: su valor está entre 3000V y 4000 V pico. Una vez encendida la lámpara, el ignitor debe cesar en su funcionamiento. Se deben tomar precauciones especiales para conectar el ignitor? Los ignitores normales deben funcionar cerca de la lámpara para evitar que la capacidad entre cables haga caer la tensión del pulso. Los cables deben soportar la tensión del pulso y el calor que se produce en el portalámparas. Se recomienda usar cables con recubrimiento de Silicona, no de PVC. El contacto central del portalámparas y su rosca, deben tener una distancia de no menos de 4 mm entre ellos para evitar el salto del arco del ignitor. Qué factores afectan la vida del ignitor? La temperatura y el funcionamiento en vacío son los factores que perjudican al ignitor. El ignitor no debe colocarse en recintos de alta temperatura, (como es en el mismo habitáculo de la lámpara.) ni funcionar largo tiempo sin lámpara o con lámpara agotada. Durante ese tiempo, el ignitor está permanentemente emitiendo pulsos degradando su vida útil. La tensión de red, afecta el funcionamiento del sistema? Al igual que en el caso del sistema para lámpara de vapor de mercurio la vida del capacitor, balasto, ignitor y lámpara se ve fuertemente degradada por el aumento de la tensión de red. Es necesario realizar un relevamiento de la tensión de red durante toda la noche para solicitar el equipamiento adecuado. Por qué, a veces, la lámpara de sodio AP prende y apaga? Al final de su vida o cuando está defectuosa, la lámpara de sodio incrementa su tensión de arco. En estas condiciones la tensión de red no puede sostener la descarga y la lámpara se apaga. Al enfriarse, la lámpara disminuye su tensión de arco y enciende nuevamente repitiendo el ciclo de aumento de su tensión para apagarse nuevamente. Este fenómeno se repite durante toda la noche haciendo trabajar al balasto y al ignitor en condiciones extremas acortando drásticamente su vida por lo que es necesario cambiar rápidamente la lámpara para evitar el deterioro del equipo auxiliar. LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO HALOGENADO WAMCO 4/5

5 Qué elementos requieren estas lámparas? Las lámparas de vapor de mercurio halogenado requieren: balasto, capacitor e ignitor. Qué características deben tener los balastos e ignitores? Las lámparas de vapor de mercurio halogenado no están normalizadas (hay varias tecnologías) las más conocidas en nuestro mercado son Osram y Philips. Cada potencia de lámpara requiere un balasto e ignitor que no siempre es intercambiable con cada marca de lámpara, por lo tanto se debe adquirir el modelo correspondiente a la lámpara específica. Existe algún requisito especial? Los balastos para lámparas de vapor de mercurio halogenado de 70W y 150W deben tener un dispositivo térmico que lo desconecte de la red pues, algunas lámparas al final de su vida rectifican, con lo que aumenta la corriente, elevando la temperatura del balasto al extremo de llegar a producir un incendio. Se deben tomar precauciones especiales en la instalación de la lámpara? Las precauciones son similares a las indicadas para las lámparas de vapor de sodio de alta presión. Se debe tener especial cuidado con los proyectores pues los equipos auxiliares, colocados cerca de ellos, son sometidos a la alta temperatura desarrollada por las lámparas. Se puede colocar la lámpara lejos del equipo auxiliar? Para realizar este montaje, el ignitor debe estar diseñado para trabajar a distancia, es decir debe tener un pulso de alta tensión de ancho suficiente para que no se atenúe con la capacidad de los cables. De lo contrario, se debe utilizar el capacitor y balasto a distancia, con el ignitor, que debe ser del tipo serie, colocado cerca de la lámpara. El ajuste del balasto es importante para la lámpara? La lámpara es muy sensible frente a las variaciones de potencia. Una alta potencia en lámpara, degrada su vida útil, mientras que la baja potencia en lámpara, disminuye la luz emitida y varía la temperatura de color. Por lo tanto un balasto de baja calidad impedirá obtener un buen resultado del sistema de alumbrado pues distorsiona la reproducción de color y acorta la vida útil de la lámpara. CAPACITORES DE ALUMBRADO Qué características deben tener los capacitores para alumbrado? Los capacitores deben tener una vida esperada de 10 años igual a la exigida para los balastos. Sólo la norma IRAM 2170/1-2 y su homóloga IEC / tienen esta exigencia. Qué factores inciden en la vida del capacitor? La tensión de red elevada, los transitorios de tensión y la alta temperatura son factores que perjudican la vida del capacitor. Qué precauciones se deben tomar con el capacitor? Es necesario conocer la tensión de red durante todo el período de funcionamiento del alumbrado para determinar la tensión nominal del capacitor. Ante el desconocimiento de las fluctuaciónes en la tensión de red se debe especificar el capacitor para tensión nominal de 250V 50Hz en vez de 220V o 230V. El capacitor no se debe colocar en recintos de alta temperatura /5

6 Se debe recordar que, al igual que para los balastos, cada 10 C de incremento en la temperatura, los componentes eléctricos reducen su vida a la mitad WAMCO 6/5

7 CONCLUSIONES Un sistema de alumbrado es para alta duración, no se diseña e instala para unos pocos meses sino para muchos años. Las normas IRAM e IEC exigen para el balasto, ignitor y capacitor una expectativa de vida útil de 10 años. Una diferencia de precio puede ser el indicativo de un balasto de baja calidad que deba ser reemplazado antes de tiempo; por lo tanto, el menor costo inicial se convertirá en un alto costo de reposición. La fiabilidad del sistema del alumbrado depende de parámetros que no se observan a simple vista y que para su control se requieren largo tiempo e instrumental adecuado. Es primordial asegurarse la compra de equipos que cumplan fehacientemente con las Normas IRAM o IEC. y de pagar el precio justo para obtener el equipo que se exije. Una marca de calidad reconocida resultará en un menor costo final satisfaciendo las expectativas propias y las del cliente. Normas de aplicación para los componentes del equipo complementario de iluminación Balastos Balastos para lámparas fluorescentes. IRAM 2027 IEC Balastos electrónicos alimentados por corriente alterna para lámparas fluorescentes. IRAM /2 IEC Balastos para lámparas de Mercurio de Alta Presión. IRAM 2312 Balastos para lámparas de Sodio de Alta Presión. Balastos para lámparas de Mercurio Halogenado. Balastos para lámparas de Sodio de Baja Presión. Ignitores Ignitores para lámparas de Sodio Alta Presión y Mercurio Halogenado IEC Transformadores Transformadores para lámparas halógenas. IEC Capacitores Capacitores para alumbrado. IRAM /2 IEC Arrancadores Arrancadores de destello para lámparas fluorescentes. IRAM 2124 IEC /5