martes, 25 de agosto de 2009


“SISTEMA DE ILUMINACION POR DIODO LED PARA AHORRO DE ENERGIA”


REPORTE DE ESTADÍA PARAOBTENER EL TÍTULO DE:

TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN:
MECATRÓNICA
PRESENTA:
Priscila Aglaehed Muñiz Dávila.

CD. REYNOSA, TAMAULIPAS. AGOSTO DEL 2009
Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte CARRERA: MECATRÓNICAEstadías Sector Productivo
Los miembros del Comité de Titulación recomendamos que el reporte de Proyecto

“SISTEMA DE ILUMINACION POR DIODO LED PARA AHORRO DE ENERGIA”

Realizada por la alumna Priscila Aglaehed Muñiz Dávila
Matrícula 510907104184 sea aceptada para su defensa para obtener el título de Técnico Superior Universitario en la Carrera de Mecatrónica.

El Comité de Titulación
Ing. Erasto Meza ZaletaAsesor UTTN
Ing. Magdalena Mata Acevedo.Co-asesor
Ing. Juan Leobardo Sánchez Reyes.Vo.Bo.Director de la Carrera de Mecatrónica.

CD. Reynosa, Tamaulipas.
F-DC-32/R02







































DEDICATORIA

Dedico este proyecto a mi padre, madre y hermana los cuales siempre han estado a mi lado para apoyarme desde el inicio de esta etapa hasta concluirla. Gracias por brindarme todo cuanto estuvo en sus manos para que yo lograra mis metas.
También lo dedico a mis maestros que me han guiado y enseñado y a mis compañeros que me han brindado su amistad y compañerismo.





















AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios y a mi familia porque gracias a ellos he llegado hasta aquí.
Al Ing. Erasto Meza Zaleta quien me apoyó desde el principio del proyecto brindándome todos los recursos posibles para desarrollar este proyecto, desde su planeación hasta finalmente su finalización.
Agradezco al Ing. Leobardo Sánchez pues nos apoyo económicamente en la implementación de este proyecto en uno de los laboratorios de la carrera de Mecatrónica.
Y finalmente a todos mis maestros los cuales siempre me han motivado a buscar mejorar nuestro entorno.


















INDICE

Síntesis.............................................................................................................. 8
1.Introducción.......................................................................................9
1.1 Antecedentes de la empresa............................................10
1.2 Definición del problema....................................................12
1.3 Objetivo..............................................................................13
1.4 Justificación........................................................................14
1.5 Limitaciones.......................................................................15
1.6 Delimitaciones................................................................... 16

2. Fundamentos del Proyecto
2.1 El Diodo Led.......................................................................17
2.2 Aplicaciones de los Leds....................................................19
2.3 Ventajas del LED...............................................................20
2.4 Desventajas del LED..........................................................21
2.5 Lámparas “Estándar” Incandescentes Para Hogares.....21
2.6 Iluminación de lámparas led en edificios y oficinas..........22
2.7 Luminosidad........................................................................23
2.7.1 lámparas incandescentes................................................24
2.7.2 lámparas fluorescentes...................................................25
2.7.3 lámpara de luz mixta o de luz de mezclada..................26
2.7.4 lámpara de vapor de mercurio......................................26
2.7.5 lámparas de vapor de sodio de baja presión................27
2.7.6 lámparas de vapor de sodio de alta presión................28
2.8 Tecnología iluminación de lámparas LED.......................29
2.9 Funcionamiento la iluminación de lámparas LED..........29
2.9.1 Características iluminación de lámparas LED......29
2.9.2 Historia de las lámparas LED...............................30
3. Procedimiento
3.1 Planeación de instalación en el plano................................33
3.2 Prueba de luminiscencia....................................................35
3.3 Desinstalación de las lámparas t8......................................36
3.4 Instalación de las líneas de corriente en el aula para las nuevas lámparas.................................................................................41
3.5 Instalación de las lámparas de Led....................................44
3.6 Ahorro de energía con lámparas Led.................................45
3.7 Diagrama de instalacion.....................................................46

4. Resultado...................................................................................................47
5. Conclusion y Recomendaciones...............................................................48
6. Anexos.........................................................................................................
7. Bibliografia.................................................................................................51
8. Glosario.....................................................................................................53

























SINTESIS

La situación actual del medio ambiente ha obligado a las empresas, instituciones, hogares y cada uno de nosotros a buscar el mejor uso de nuestros recursos naturales. Una manera por la cual esto puede llegar a ser realidad es tratando de ahorrar cada uno de los recursos con los que contamos actualmente, uno de ellos y muy importante: LA ENERGIA.
La Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte, busca unirse a este objetivo buscando reducir el consumo de energía de las aulas y laboratorios mediante la innovación e implementación de sistemas de ahorro.
En la carrera de Mecatrónica se ha diseñado el “SISTEMA DE ILUMINACION POR DIODO LED PARA AHORRO DE ENERGIA” , el cual consiste en la implementación de un nuevo sistema de iluminación en una de las aulas de el edificio de dicha carrera, el cual consiste en el reemplazo de lámparas tradicionales por lámparas tipo Led, buscando reducir así considerablemente el consumo de energía.













1. INTRODUCCIÓN

El sistema de iluminación por Diodo Led para ahorro de energía consiste en lámparas diseñadas para reducir el consumo de energía brindado la misma luminosidad y calidad y con mayor tiempo de vida. Las lámparas de LED tienen 50 mil horas de vida útil y consumen 10 veces menos energía que una lámpara incandescente.
La iluminación recomendada para aulas y laboratorios es de 500 Lux lo cual significa que se requiere de alrededor de 20000 Lúmenes.
La lámparas actuales proveen suficiente energía para iluminar el salón pero se busca reducir el consumo de energía.



















1.2 ANTECEDENTES DE LA EMPRESA


La Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte inicia operaciones en Agosto del 2000 en instalaciones provisionales ubicadas en la zona centro de la ciudad. La oferta educativa en el año 2000 fue de cuatro carreras: Mantenimiento Industrial, Procesos de Producción, Electricidad y Electrónica y Electrónica y Automatización.
El ciclo escolar que recién iniciaba contó con 305 solicitudes a nuevo ingreso, de las cuáles 205 cumplieron con todos los requisitos previstos por la institución. La matrícula total estuvo distribuida en ocho grupos del turno matutino.
Debido a la demanda educativa en la Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte, en la primera sesión del Consejo Directivo (máxima autoridad institucional) y previa autorización de la Coordinación General de Universidades Tecnológicas, se aprobó la creación del turno vespertino, dando inicio el 11 de diciembre del 2000 con una población de 72 alumnos distribuidos en tres grupos.La planta docente estuvo conformada por 5 Profesores de Tiempo Completo y 9 Profesores de Asignatura, donde el 54% contaba con estudios de maestría y el 46% de licenciatura. En Septiembre del 2002 la Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte incrementa la oferta educativa pasando de cuatro a seis carreras las recién incorporadas son Mecatrónica y Administración y Evaluación de Proyectos.
Resultado de la segunda evaluación, diciembre 1999 menciona que las Universidades Tecnológicas Mexicanas de la promesa a la realización.La tercera evaluación, Septiembre 2002 establece a las Universidades Tecnológicas Mexicanas hacia un desarrollo sustentable. Como parte del Plan de Desarrollo Estatal 1999-2004 se establece la creación de cinco universidades tecnológicas en los municipios de Ciudad Victoria, Reynosa, Matamoros, Nuevo Laredo y Altamira. Los estudios de prefactibilidad arrojaron como viable la creación de cuatro universidades tecnológicas. En Septiembre de 1999 el Gobierno del Estado de Tamaulipas con el apoyo del Gobierno Federal, inició los trabajos de creación de la que meses después sería denominada Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte.
Actualmente, la universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte cuenta con tres edificios de aulas, dos edificios de laboratorios, uno de dimensiones menores que funge como cafetería y uno mas que es el centro de información.

















1.3 DEFINICION DE PROBLEMA


En la época actual, el mal uso de los recursos naturales ha provocado problemas gravísimos que ya comienzan a hacer estragos, un ejemplo, el calentamiento global. Es por esto que se busca crear conciencia en los habitantes de cuidar nuestros recursos Naturales.
Miles de empresas, instituciones, establecimientos y muchos otros lugares han iniciado acciones para disminuir el o gasto excesivo de nuestros recursos tales como la energía, el agua, la tierra etc.
Durante nuestra estancia en la universidad pudimos darnos cuenta que la cantidad de energía consumida por toda institución es excesiva, es por eso que buscamos implementar sistemas para reducir este consumo.













1.4 OBJETIVO


El objetivo de este proyecto es reducir el consumo de energía en la Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte mediante el diseño e implementación de un sistema de iluminación con base en Diodos Led, el cual tiene la capacidad de brindar una mejor calidad en luminosidad y requiere de menos energía para funcionar reduciendo así el consumo de electricidad.
Se tiene planeado implementar este proyecto piloto en una de las aulas del edificio de Mecatrónica dentro de la Universidad.















1.5 JUSTIFICACION


Después de la implementación de este SISTEMA DE ILUMINACION POR DIODO LED PARA AHORRO DE ENERGIA en una de las aulas de la carrera de Mecatrónica en la universidad se espera reducir el consumo de emergía y por consecuencia el costo del recibo de electricidad, además de contribuir con el cuidado de nuestros recursos creando conciencia en los alumnos y sembrando en ellos la idea de continuar ahorrando energía.






















1.6 LIMITACIONES


Una de las principales limitaciones para la implementación de este sistema de iluminación dentro de la universidad fue que tuvimos algunas dificultades para encontrar la lámpara adecuada, pues era necesario cumplir con un reglamento de luminosidad de aulas, pero afortunadamente pudimos resolver ese problema.
Otra limitación fue que las lámparas Led requieren de una corriente especifica por lo que fue necesario construir una fuente especialmente para llevar a cabo la instalación de las mismas.




















1.7 DELIMITACIONES


El “SISTEMA DE ILUMINACION POR DIODO LED PARA AHORRO DE ENERGIA” será implementado en el aula 1 del edificio 1 de Mecatrónica en la Universidad de Tamaulipas Norte, es considerado en un proyecto piloto para posteriormente ser implementado en toda la universidad para que de esta manera el ahorro sea mucho mayor.


























2. FUNDAMENTOS DEL PROYECTO



2.1 EL DIODO LED


El LED (Light-Emitting Diode: Diodo Emisor de Luz), es un dispositivo semiconductor que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN en la cual circula por él una corriente eléctrica . Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia, el LED es un tipo especial de diodo que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz . Este dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un LED es una fuente de luz compuesta con diferentes partes, razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo.
Para obtener una buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED y evitar que este se pueda dañar; para ello, hay que tener en cuenta que el voltaje de operación va desde 1,8 hasta 3,8 voltios aproximadamente (lo que está relacionado con el material de fabricación y el color de la luz que emite) y la gama de intensidades que debe circular por él varía según su aplicación. Los Valores típicos de corriente directa de polarización de un LED están comprendidos entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LED. Los diodos LED tienen enormes ventajas sobre las lámparas indicadoras comunes, como su bajo consumo de energía, su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada de 100,000 horas. Para la protección del LED en caso haya picos inesperados que puedan dañarlo. Se coloca en paralelo y en sentido opuesto un diodo de silicio común
En general, los LED suelen tener mejor eficiencia cuanto menor es la corriente que circula por ellos, con lo cual, en su operación de forma optimizada, se suele buscar un compromiso entre la intensidad luminosa que producen (mayor cuanto más grande es la intensidad que circula por ellos) y la eficiencia (mayor cuanto menor es la intensidad que circula por ellos).
Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros.
LED rojo: Formado por GaP consiste en una unión p-n obtenida por el método de crecimiento epitaxial del cristal en su fase líquida, en un substrato.
La fuente luminosa está formada por una capa de cristal p junto con un complejo de ZnO, cuya máxima concentración está limitada, por lo que su luminosidad se satura a altas densidades de corriente. Este tipo de LED funciona con baja densidades de corriente ofreciendo una buena luminosidad, utilizándose como dispositivo de visualización en equipos portátiles. El constituido por GaAsP consiste en una capa p obtenida por difusión de Zn durante el crecimiento de un cristal n de GaAsP, formado en un substrato de GaAs, por el método de crecimiento epitaxial en fase gaseosa.




2.2 APLICACIONES DE LOS LED


Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc. y en general para aplicaciones de control remoto, así como en dispositivos detectores. Los LED se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado (encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles informativos. También se emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos móviles, calculadoras, agendas electrónicas, etc., así como en bicicletas y usos similares. Existen además impresoras LED.
También se usan los LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es moderado y es previsible que se incremente en el futuro, ya que sus prestaciones son superiores a las de la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, desde diversos puntos de vista. La iluminación con LED presenta indudables
Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadoras de cierta situación específica de funcionamiento y desplegar contadores

o Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de corriente continua.
o Para indicar la actividad de una fuente de alimentación de corriente alterna.
o En dispositivos de alarma.





2.3 VENTAJAS DEL LED


Fiabilidad, mayor eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante diversas circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo, respuesta rápida, etc. Asimismo, con LED se pueden producir luces de diferentes colores con un rendimiento luminoso elevado, a diferencia de muchas de las lámparas utilizadas hasta ahora, que tienen filtros para lograr un efecto similar (lo que supone una reducción de su eficiencia energética). Todo ello pone de manifiesto las numerosas ventajas que los LED ofrecen.También se utilizan en la emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra óptica. El color de la luz emitida por un LED se clasifica warm white (temperatura de color 3.000 a 4.000 °K) y cool white (temperatura de color 5.000 a 8.000 °K). La mayoría de los LEDs blancos emiten luz en una temperatura de color de 5500 ºK, “mas fría” que la luz emitida por las lámparas incandescentes y ofrece un valor de CRI (Colour Rendering Index) de 60 a 70, los dos a 3200 °K y a 5500 °K. Los LEDs XR-E "cool white" emiten luz con un color de temperatura de 5500°K y ofrecen un valor CRI 80, un valor muy próximo al exhibido por las fuentes luminosas incandescentes, lo que ofrece una representación de color excelente de los objetos iluminados. Los LEDs emiten luz que no produce calor, por tanto no calientan los objetos de su entorno, ya que no emiten radiaciones IR y UV. Esta peculiaridad es importante para habitaciones con aire acondicionado y para la integridad de los objetos iluminados.






2.4 DESVENTAJAS DEL LED


Las desventajas del diodo LED son que su potencia de iluminación es tan baja, que su luz es invisible bajo una fuente de luz brillante y que su ángulo de visibilidad está entre los 30° y 60°. Este último problema se corrige con cubiertas difusores de luz.



2.5 LÁMPARAS “ESTÁNDAR” INCANDESCENTES PARA HOGARES


La salida de la lámpara varía con el voltaje y con la tolerancias de manufactura permitidos así que la variación de más menos cinco porciento no son inusuales. No hay nada inusual o especial sobre una lámpara incandescente de larga vida (lámpara de filamento). Una lámpara de “larga vida” es simplemente una diseñada para un voltaje mayor que la lámpara de vida normal. El filamento alcanza una temperatura no muy alta por lo que se evapora más lento.
La luz se torna un poco más amarilla y la lámpara proyecta menos lúmenes por watt de electricidad consumido. Tampoco hay nada de especial o inusual sobre la lámpara incandescente “photoflood”. Esta lámpara está diseñada para un voltaje más bajo. Cuando se opera en un circuito de electricidad normal, funciona a una temperatura mayor para cumplir su propósito de emitir más luz de uno o un número menor de lámparas y producen una luz con tintes azulados; la consecuencia lógica es una vida más corta de la lámpara, es común que tengan un tiempo de vida de cuatro horas
Las lámparas claras dan más luz. La salida de las lámparas varía un poco según el método de congelar el interior del foco. La vida que abajo se muestra, es el tiempo después en el cual, la mitad de las lámparas elegidas al azar para la prueba, se puede esperar que se quemen en uso continuo.



2.6 ILUMINACIÓN DE LAMPARAS CON LED UTILIZADOS EN EDIFICIOS Y OFICINAS


El mercado de hoy de la iluminación, durabilidad ahorro de energía de sus productos, el uso del LED se amplio, se convirtió gradualmente una tendencia popular. Inicialmente, el instrumento usado en las instrucciones de la fuente de luz del LED, pero todas las clases de semáforos del luz-color LED en las exhibiciones grandes del área y con esto se ha aplicado extensamente, que tendrán ventajas económicas y sociales muy buenas. La capital de Australia, Canberra, ha puesto toda una calle con lámparas del LED para la iluminación; Las luces urbanas de la gerencia LED del tráfico de China también están substituyendo el indicador desde temprano para mantener el orden del tráfico.







2.7 ILUMINACION


El flujo luminoso es la cantidad de la luz emitida por una fuente luminosa (puede ser una lámpara) en la unidad de tiempo (segundo). La unidad de medida del flujo luminoso es el “Lumen”.
Prácticamente, si se considera que la fuente de iluminación es una lámpara, una parte del luminoso la absorbe el propio aparato de iluminación, también debe hacer notar que el flujo luminoso no se distribuye en forma uniforme en todas direcciones y que disminuye si sobre la lámpara se depositan polvo y otras substancias. La iluminación se define como el flujo luminoso por unidad de superficie, se designa con el símbolo E y se mide en LUX.
(LUX=LUMEN/M²)
E=Flujo luminoso/Unidad de superficie=Ø/s
La iluminación es el principal dato del proyecto para una instalación de alumbrado y se puede medir por medio de un instrumento denominado Luxómetro.
Intensidad luminosa es una cantidad fotométrica de referencia. La unidad relativa de medición es la “candela” (cd) cuyo patrón es una superficie de 1.66m² de platino, llevada a una temperatura de fusión que es de 1769º C.
Luminancia o brillantez. Es la intensidad luminosa emitida en una dirección determinada por una superficie luminosa o iluminada (fuente secundaria de luz).
La clasificación de la iluminación según la proyección del Ø hacia el objeto puede ser directa, con una dirección al objeto de 100% a 90% y una dirección contraria de 0% a 10%; semi-directa la cual tiene una dirección al objeto de 90% a 60% y una dirección contraria de 10% a 40% ; mixta, con una dirección al objeto de 60% a 40% y una dirección contraria de 40% a 60%; semi-indirecta, con una dirección al objeto de 40% a 10% y una dirección contraria 60% a 90% e Indirecta, con una dirección al objeto de 10% a 0% y una dirección contraria de 90% a 100%.
Alumbrado general: Es el método más utilizado en salones de clase, oficinas, tiendas hogares etc. y se basa en la iluminación directa sobre toda el área a iluminar. Alumbrado localizado: Este alumbrado es el que se coloca cerca de los puntos a iluminar, ejemplo: La iluminación de área limitadas, generalmente en ausencia de la iluminación general en especial escaparates, vitrinas y otros. Alumbrado suplementario: Este se utiliza cuando se requiere destacar un objeto o una zona en particular, estas se sitúan en la inmediata vecindad del punto o zona a destacar y se integra con la iluminación general, ejemplo: Iluminación de dibujos, escaparates, escritorios, cuadros y otros.


2.7.1 LÁMPARAS INCANDESCENTES

Es aplicada para la iluminación general de viviendas y para iluminación localizado de viviendas, oficinas y comercios normalmente se recomienda su uso hasta una altura de 3 a 4 mts. Tiene sus ventajas en el encendido inmediato sin necesidad de usar equipo auxiliar; dimensiones reducidas y costo poco elevado; sin limitaciones en cuanto a la posición de funcionamiento.
Tiene sus desventajas en la baja eficiencia luminosa y por lo tanto costo de funcionamiento elevado; elevada producción de calor; elevada iluminancia con el correspondiente deslumbramiento duración media de vida limitada.





2.7.2 LÁMPARAS FLUORESCENTES

Es aplicada para la iluminación general tanto en locales comerciales como en oficinas. Se instala normalmente a una altura de 3 a 6 mts.
Tiene sus ventajas en una buena eficiencia luminosa y por lo tanto de bajo costo funcionamiento. Bueno y optimo rendimiento cromático, elevada duración de vida media y no tiene limitaciones en cuanto a la posición de funcionamiento, sus desventajas son que emplea un equipo auxiliar para el arranque, grandes dimensiones, costo mucho mayor que la otra lámpara.

Características
Forma
2.7.3 LÁMPARA DE LUZ MIXTA O DE LUZ DE MEZCLADA.

Esta lámpara proporciona una luz mixta, mercurio-incandescente ya que el tubo de descarga normal se le a añadido un filamento metálico conectado en serie que efectúa la doble función de suministrar una radiación luminosa de color rojo típica de las lámparas de incandescencia y de servir como resistencia de estabilización de la carga.
Se utilizan mucho para la iluminación general de edificios industriales, talleres, depósitos, iluminación exterior calles, avenidas y otros.

2.7.4 LÁMPARA DE VAPOR DE MERCURIO.

Están constituida por un pequeño tubo de cuarzo, que contienen vapor de mercurio a alta presión y un gas inerte(argón) para facilitar la descarga. En ambos extremo se hallan dispuestos los electrodos, dos de los cuales son principales y uno o dos son auxiliares; La luz se produce por el paso de la corriente eléctrica a través del vapor o gas, son muy utilizadas en grandes edificios industriales, talleres, almacenes, depósitos, autopistas, tiene sus ventajas en el pequeño tamaño, un buen promedio de vida y se suministra en una elevada gama de potencia, sus desventajas son que necesitan equipo auxiliar para el arranque de la descarga, el encendido no es inmediato, requiere hasta de 5 minutos para alcanzar la máxima emisión luminosa, costo muy elevado.




2.7.5 LÁMPARAS DE VAPOR DE SODIO DE BAJA PRESIÓN.

Están constituidas por un tubo doblado sobre si mismo en forma de u, relleno de una mezcla de gases inertes ejemplo neón, a la que se agrega una cierta cantidad de sodio. Cuando la lámpara está fría, el sodio se deposita a lo largo del tubo en forma de gotitas: Bajo el efecto de la descarga el sodio pasa a estado gaseoso. Son muy utilizadas en áreas como túneles y pasos subterráneo y en general para indicar lugares peligrosos, tienen sus ventajas en la eficiencia luminosa elevadísima y notable duración media de vida, sus desventajas son que la luz emitida es monocromática y los colores de los cuerpos iluminados resultan alterados, también necesitan de dispositivos auxiliares para el arranque de la descarga.



2.7.6 LÁMPARAS DE VAPOR DE SODIO DE ALTA PRESIÓN.

Son lámparas en las que el contenido de sodio es muy elevado; la luz que emiten, calificada de blanco oro, permite un rendimiento cromático discreto. Se utilizan mayormente para el alumbrado industrial ( almacenes, naves industriales y viaria, zonas portuarias y aeropuertos) así como iluminaciones de fachadas de edificios y monumentos. Tienen sus ventajas en una buena eficiencia luminosa, limitada depreciación del flujo luminoso, largo promedio de vida, rendimiento cromático discreto, reducidas dimensiones, Sus desventajas son que utiliza dispositivos auxiliares para la alimentación, tarda varios minutos en alcanzar el 80% de su emisión luminosa, costo superior que una lámpara de vapor de mercurio de la misma potencia.








2.8 FUNCIONAMIENTO LA ILUMINACIÓN DE LAMPARAS CON LED


El LED es un semiconductor en el corazón de un Chip, del Tipo-P y del Tipo-N semiconductor de los componentes del semiconductor. Cuando la corriente fluye en el alambre del Chip, empujará P electrónico, el distrito de P en el agujero con compuesto electrónico y entonces será enviado bajo la forma de energía del fotón, y éste es el principio LED. Todas las fuentes de luz se utiliza en 1 Chip de alta potencia de W LED, su examinación del arreglo de seis R6G6B hace el uniforme total del color la fuente de luz, un alto grado de saturación, la uniformidad de la mezcla, que es muy conveniente para la construcción del uso de la iluminación de la señal. También en el sistema de control, el uso del sistema de control único del control de la iluminación del LED, haciendo de noche un edificio entero colorido y puede soltar y las estaciones del verano de las escenas del otoño y del invierno “reflejan” las paredes, el color calificado de modo que el resplandor en el color espectacular de la noche, gente del edificio con un sentido fuerte de la experiencia visual..


2.8.1 CARACTERÍSTICAS ILUMINACIÓN DE LAMPARAS CON LED

La mayor característica visible del LED es principalmente su vida de servicio larga, eficacia fotoeléctrica de la conversión, en la corriente y el voltaje apropiados, vida del LED hasta10 millones de horas. Los expertos para un proyecto específico para un producto particular, lámparas de la iluminación de la voluntad comprimidas altamente a 21 milímetros. Considere las estructuras y la instalación de las paredes de forma de cortina, el efecto sobre las luces que no se ven al mismo tiempo, también hace el uso completo de encenderse en el efecto reflexivo de los estantes del acoplamiento del metal, haciendo la transmisión de cada uniforme del hexágono. El buen contacto de las lámparas delgadas del LED con la superficie del metal, tal calor en la estructura de la pared del metal se puede disipar rápidamente hacia fuera uniformemente, de tal modo que soluciona los problemas normales por calentamiento, y así se asegura la estabilidad de las lámparas del LED para que sean duraderas. El LED será pequeño de tamaño, la consumición de baja potencia, la protección del medio ambiente baja del calor, ahorro de energía y, ventajas amplias demostradas.
Por los últimos 150 años, la tecnología de la iluminación fue limitada principalmente a la incandescencia y a la fluorescencia. Mientras que han emergido las tecnologías derivadas tales como lámparas de descarga de alta intensidad, ninguna ha alcanzado la eficiencia de la energía que excedían 200 lm/W (para las lámparas monocromáticas de sodio de baja presión), con la iluminación incandescente se ha alcanzando generalmente una eficacia de menos de 18 lm/ W.


2.9.2 HISTORIA DE LAS LÁMPARAS DE LED

Con el advenimiento de los LED comerciales en los años 60, sin embargo, una nueva clase de iluminación llegó a estar disponible. Los LED pueden consumir menos electricidad que la iluminación convencional y pueden producir menos del calor a consecuencia del subproducto. Sin embargo, los sistemas comerciales del LED no son actualmente tan eficientes como la iluminación fluorescente. Vea la eficacia luminosa para una comparación Los LED iniciales eran rojos en color, con las variantes amarillas y anaranjadas siguiendo pronto después de eso. Producir un dispositivo blanco del SSL, sin embargo, un LED azul era necesario, el cual fue descubierto más adelante con la ciencia material e investigación y se desarrollo extensivamente. En 1993, Shuji Nakamura de las industrias químicas de Nichia subió con un LED azul usando el nitruro del galio (GaN). Con esta invención, era posible ahora crear la luz blanca combinando la luz de LED separados (rojo, verde, y azul), o colocando un LED azul dentro de un paquete especial con un fósforo ligero interno de la conversión - algo de la salida azul llega a ser roja y verde con el resultado que la emisión ligera del LED aparece blanca al ojo humano
El SSL (LED de luz blanca) ha sido descrito por el Ministerio de Estados Unidos de Energía como la tecnología que emergía giratoria que promete alterar encenderse en el futuro. Es la primera nueva tecnología de la iluminación a emerger adentro sobre 40 años y, con sus rendimientos energéticos y ahorros de costo, tiene el potencial de sustituir muchos accesorios existentes de iluminación.
Las lámparas incandescentes (bombillas) crean la luz funcionando con electricidad a través de un filamento fino, de tal modo calentando el filamento a una muy alta temperatura y produciendo la luz visible. El proceso incandescencia, sin embargo, se considera altamente ineficaz, sobre el 98% de su energía se emite como luz infrarrojo invisible (o calor). Las lámparas incandescentes, sin embargo, son relativamente baratas de producir. La esperanza de vida típica de una lámpara incandescente es alrededor 1.000 horas.
Las lámparas fluorescentes (bombillas) funcionan pasando electricidad a través del vapor de mercurio, que alternadamente produce la luz ultravioleta. La luz ultravioleta entonces es absorbida por un fósforo que se cubre dentro de la lámpara, haciéndola brillar intensamente, y expedir luz fluorescente. Mientras que el calor generado por las lámparas fluorescentes es mucho menor que sus contrapartes incandescentes, las eficacias todavía se pierden en la generación de la luz ultravioleta y convertir esta luz en luz visible. Además, el mercurio es perjudicial a la salud, y debido a una ruptura de la lámpara, la exposición a la sustancia puede ser peligroso. Las lámparas fluorescentes son típicamente de cinco a seis veces más caras a comparación de las lámparas incandescentes, pero tienen vidas alrededor de 10.000 horas, duran 10 veces más que la bombilla convencional.

Tabla comparativa de caracteristicas de los balastros












3. PROCEDIMIENTO



3.1 PLANEACION DE INSTALACIÓN EN EL PLANO.


La carrera de Mecatrónica de la Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte ha decidido aplicar un sistema de ahorro por iluminación LEDS en una de las aulas de dicho edificio. El aula 1 de la carrera de Mecatrónica será la portadora de dicho proyecto. Se reemplazara la actual instalación eléctrica basada en 8 lámparas tipo T8 Philips fluorescentes por la instalación de 12 lámparas tipo Led.




































Lámpara de 80 Leds





Lamparas Philips tipo T8 fluorecentes.


3.2 PRUEBA DE LUMINISCENCIA

Antes de poder realizar la instalación es necesario realizar una prueba de luminosidad en el aula, se cortara la corriente dentro de esa aula y se procederá a instalar una roseta convencional con un foco de 40 watts para realizar una prueba de luminosidad.

Roseta Tradicional


3.3 DESINSTALACION DE LAS LAMPARAS T8

Para poder realizar el reemplazo de estas lámparas es necesario realizar la desinstalación de las actuales 8 lámparas dobles tipo T8. Lo primero que se debe hacer es localizar el controlador principal de el aula 1 para bloquear el paso de corriente alterna a dicha aula.
Tabla de controles


Posteriormente se procede a cortar la corriente dentro del aula para así realizar la desinstalación.
Para desinstalaras las lámparas T8 es necesario retirar las cubiertas de plástico, posteriormente cada una de las lámparas Philips T8 fluorescentes, posteriormente retirar el protector del balastro.

Lamparas Tipo “u”
Balastro

Proseguiremos a desconectar el balastro de la corriente AC, es muy importante verificar que la corriente este correctamente bloqueada. Se recomienda aislar las terminales de la corriente alterna para evitar un corto circuito en caso de que por error la corriente fuera reconectada.
Se retira el balastro. Posteriormente se debe retirar las terminales de los tubos tipo U t8 y de desconectan estos del balastro.
Balastro
Finalmente de retira toda la base de la lámpara la cual esta sujetada con alambre desde el techo de concreto. Es importante rectificar en todo momento que la corriente este siempre desconectada por seguridad.

Instalación interna de las bases de las lámparas fluorescentes.
Base de la lámpara fluorescente.

3.4 INSTALACION DE LAS LINEAS DE CORRIENTE EN EL AULA PARA LAS NUEVAS LAMPARAS.



Ubicación original de la base y la lámpara ya desinstalada.
Cableado original de las lamparas de Leds.

Posterior a la desinstalación es necesario agregar una línea mas de corriente alterna puesto que se instalaran 12 lámparas y solamente contamos con 8 terminales además de que poseemos dos switch controladores, se pretende que uno de ellos controle las lámparas frontales (del pizarrón) y el otro las demás. La nueva línea que se agregara será instalada en la parte central del aula, se utilizaran 10 metros de cable de corriente tipo thw-ls/thhw-ls 12 para la línea adicional además de otros 10 metros para hacer el arreglo para que un switch controle las lámparas frontales.


















Cable eléctrico calibre 12

Se instalaran además 12 rosetas tradicionales las cuales se alimentaran de las terminales de CA para su uso. Estas rosetas seran instaladas en los plafones con tornillos de 2” .


















3.5 INSTALACION DE LAS LAMPARAS DE LEDS.


Las lámparas de LEDS que hemos de utilizar son de 80 LEDS, tienen una capacidad de vida de 500,00 horas, solo utiliza una energía de 5 Watts produciendo una luminosidad equivalente a un foco 50 watts. Esta luz produce luz blanca lo que propicia una mejor luminosidad . Otra de las ventajas de estas lámparas es que tienen base de rosca similar a la de los focos convencionales lo que hace mas fácil su instalación además de su mantenimiento y cuando el momento llegue su reemplazo.




















3.6 AHORRO DE ENERGIA CON LAMPARAS LEDS


Las lámparas Led ofrecen la misma luminosidad que las lámparas convencionales solo que requieren de menos energía para funcionar lo que nos permite un ahorro de hasta el 80 por ciento en las instalaciones eléctricas.















3.7 DIAGRAMA DE INSTALACION



Puerta

Caja de Contactos
Pizarrón
Lámparas de Led del Área de Pupitres
Lámparas de Led del Área del Pizarrón
120 Vac
120 Vac
120 Vac
120 Vac
120 Vac
120 Vac
120 Vac
Contacto 1
Contacto 2












4. RESULTADO

De acuerdo a la instalación que se realizo en el aula numero 1 de la carrera de Mecatrónica. Se reemplazaron 16 lámparas de tubo tipo T8 por 12 rosetas tradicionales y estas serán portadoras de las 12 lámparas tipo Led las cuales sustituyeron la iluminación del aula.
Los resultados fueron determinantes, la luminosidad fue muy cercanamente igualada a la de las lámparas fluorescentes. Se encontró una reducción considerable en el consumo de energía además de que la luz blanca lograda ayuda a mejorar la luminosidad ideal para un salón de clases.


















5. CONCLUSION Y RECOMENDACIONES

El reemplazo de las 16 lámparas dentro del aula 1 por 12 focos tipo LED redujo considerablemente el gasto de energía. Las lámparas regulares T8 consumen teóricamente una energía de 32 watts cada una, el consumo total consumido era 512 watts consumidos en esta aula. El consumo teórico de esta aula es de 388.39 watts según se obtuvo el consumo real mediante la medición de la corriente consumida basada en la siguiente formula:

B= VR²+VL²+VT²/2(VR*VL)
B=30.90²+31.2²+130.8²/2(30.9*31.2)
B=9.28

FP=Cos(180-B)
FP=Cos(180-9.28)
FP=.98

Watts=P=(VT)Cos(180-B)
Watts=(130.8)(3.03)(Cos(180-9.87))
Watts=388.39

Se instalaron 12 lámparas tipo LED, las cuales hacen un consumo de 60 watts solamente en total pero han producido una luminosidad de 600 watts en todo el salón de una luz blanca que produce menos calor que las lámparas regulares y produce una luz ideal para el salón de clases.
El cambio se redujo considerablemente puesto que se eliminaron los balastros. El consumo total anterior era de 832 watts y ahora se redujo a solo 60 watts.
Lo que yo recomiendo para mejorar este proyecto, es hacer el reemplazo de todas las instalaciones eléctricas del edificio.
Aquí algunas preguntas que me planteé antes de comenzar este proyecto , las cuales han quedado resueltas después de su implantación.


¿Existe un balance entre el costo de implantación de este proyecto y el ahorro que se lograra?

Por su puesto lo hay, el costo de cada lámpara fue de aprox. 30 dlls, se compraron 12. dentro de la instalación, el gasto fue mínimo, solo algunos cables y rosetas tradicionales. La inversión realizada en esta instalación fue considerablemente poca. Nos daremos cuenta de eso a largo plazo, pero este redujo un 80 % el gasto de energía lo que se vera reflejado en el cobro mensual de este servicio.


2. ¿La luminosidad lograda al final de esta instalación, es apropiada para un salón de clases?

Lo es, la luminosidad producida por la instalación de estas lámparas simula y hasta mejora considerablemente la luminosidad en el aula. Se logran 600 watts lo que es suficiente para el salón de clases.


3. ¿Qué tanto afectara que el balastro haya sido removido?

El balastro, es un equipo que sirve para mantener un flujo de corriente estable en lámparas, ya sea un tubo fluorescente, lámpara de vapor de sodio, lámpara de haluro metálico o lámpara de vapor de mercurio. Esto no afectara en este caso puesto que las lámparas de LED no requieren de un consumo excesivo de corriente.



¿Cómo mejora las lámparas de Led la temperatura producida?

Reduce considerablemente la producción de calor puesto que los Led no producen calor, es decir no combustión ningún material lo cual reduce el calor producido.



























7. BIBLIOGRAFIA
Libros

Espì López José
2006
Electrónica Analógica Problemas y Cuestiones.
Pearson Education S.A.

Duran Moyano José Luis y Otros
2005
Electrotecnia
Altamar S.A.

Harper Enríquez
2005
Manual Practico de Alumbrado
Limusa Noriega editores.







Sitios Web

http://www.monografias.com/trabajos60/diodo-led/diodo-led.shtml
“El diodo Led”

http://www.pantallasled.com.mx/articulos/080220_lumenes_vs_watts_en_alumbrado_publico_y_interiores.html
“Lámparas Led”

http://www.pantallasled.com.mx/articulos/071115_iluminacion_de_lamparas_con_led_utilizados_en_edificios.html
“iluminación de Lámparas Led”

http://html.rincondelvago.com/iluminacion_1.html
“Iluminación en edificios”

























8.GLOSARIO

Lux: El lux (símbolo: lx) es la unidad derivada del Sistema Internacional de Medidas para la iluminancia o nivel de iluminación. Equivale a un lumen /m². Se usa en fotometría como medida de la intensidad luminosa, tomando en cuenta las diferentes longitudes de onda según la función de luminosidad, un modelo estándar de la sensibilidad a la luz del ojo humano.

Luminiscencia: Luminiscencia es toda luz cuyo origen no radica exclusivamente en las altas temperaturas, por el contrario, es una forma de "luz fría" en la que la emisión de radiación lumínica es provocada en condiciones de temperatura ambiente o baja.

Epitaxial: La epitaxia o crecimiento epitaxial es uno de los procesos en la fabricación de circuitos integrados. A partir de una cara de un cristal de material semiconductor, o substrato, se hace crecer una capa uniforme y de poco espesor con la misma estructura cristalina que este. Mediante esta técnica se puede controlar de forma muy precisa el nivel de impurezas en el semiconductor, que son los que definen su carácter (N o P). Para hacer esto se calienta el semiconductor hasta casi su punto de fusión y se pone en contacto con el material de base para que, al enfriarse, recristalice con la estructura adecuada.

Luminosidad: En Física de partículas se define la luminosidad instantánea como el número de partículas por unidad de superficie y por unidad de tiempo en un haz. Se mide en unidades inversas de sección eficaz por unidad de tiempo. Al integrar esta cantidad durante un periodo de tiempo se obtiene la luminosidad integrada, la cual se mide en unidades inversas de sección eficaz (como por ejemplo el pb-1). Cuanto mayor es esta cantidad mayor es la probabilidad de que se produzcan sucesos interesantes en un experimento de altas energías. Dado un proceso cuya sección eficaz, σ, conocemos, para una luminosidad integrada, L, dada, podemos estimar el número de veces que se va a producir ese suceso simplemente multiplicando ambas cantidades:
Incandescente: Cuerpo generalmente metálico que se enrojece o blanquea por la acción del calor.
Lumen: Es la unidad del Sistema Internacional de Medidas para medir el flujo luminoso, una medida de la potencia luminosa percibida. El flujo luminoso se diferencia del flujo radiante (la medida de la potencia luminosa total emitida) en que el primero se ajusta teniendo en cuenta la sensibilidad variable del ojo humano a las diferentes longitudes de onda de la luz.
Luxometro: El luxómetro sirve para la medición precisa de los acontecimientos luminosos en el sector de la industria, el comercio, la agricultura y la investigación. Además se puede utilizar el luxómetro para comprobar la iluminación del ordenador, del puesto de trabajo, en la decoración de escaparates y para el mundo del diseño. Cumple con las normas internacionales para este tipo de luxómetros.

Candela: La candela (símbolo cd) es la unidad básica del SI de intensidad luminosa en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 × 1012 hercios y de la cual la intensidad radiada en esa dirección es 1/683 vatios por estereorradián.
Esta cantidad es equivalente a la que en 1948, en la conferencia general de pesos y medidas, se definió como una sexagésima parte de la luz emitida por un centímetro cuadrado de platino puro en estado sólido a la temperatura de su punto de fusión (2046 K).
cromático es una clasificación de los colores. Se denomina círculo cromático al resultante de distribuir alrededor de un círculo los colores que conforman el segmento de la luz. Los colores más comunes de encontrar en un círculo cromático son seis: amarillo, anaranjado, rojo, violeta, azul y verde, aunque para las artes gráficas en el formato digital los colores sean amarillo, rojo, magenta, azul, cian y verde. La mezcla de estos colores puede ser representada en un círculo de 12 colores, haciendo una mezcla de un color con el siguiente y así sucesivamente se puede crear un círculo cromático con millones de colores.