Análisis comparativo de parámetros generales entre las lámparas de alumbrado público (página 2)

Fuente: Departamento de
Ingeniería Eléctrica de la Universidad
Politécnica de Catalunya.

Este tipo de lámparas tienen muchos usos posibles
tanto en iluminación de interiores como de exteriores.
Algunos ejemplos son en iluminación de naves industriales,
alumbrado público o iluminación
decorativa.

c) LÁMPARAS DE ESTADO
SÓLIDO

• Lámparas de arreglo de LED.
  Los LED son básicamente pequeñas ampolletas que
  se ajustan en un circuito electrónico, y que
  desprenden luz debido al movimiento de electrones en un
  material semiconductor. Un diodo es el dispositivo
  semiconductor más simple que existe. Se construye
  uniendo una sección de un material cargado
  positivamente, con otra de material cargado en forma
  negativa, y con electrodos en cada extremo, para que de esta
  forma conduzcan electricidad (en la forma de electrones
  moviéndose libremente) en una dirección cuando
  se aplique voltaje al diodo. Los electrones se mueven en una
  serie de órbitas fijas alrededor del núcleo de
  los átomos. Cuando un electrón absorbe
  energía extra del voltaje introducido, salta a una
  órbita superior, y cuando regresa a la órbita
  inferior, emite la energía extra en forma de
  fotón.

A diferencia de los diodos comunes, en los que el
material semiconductor absorbe la mayor parte de la
energía lumínica antes de que ésta sea
liberada, los LED están hechos para emitir una gran
cantidad de fotones. 

El color de la luz de un LED obedece a la cantidad de
energía en ese fotón. A su vez, la cantidad de
energía  dependerá del material utilizado para
las capas. En la figura 1.16 se pueden observar los espectros de
diferentes lámparas de LED dependiendo del material de su
construcción.

Figura 1.16 Espectros posibles de
lámparas LED dependiendo del material
utilizado.

Fuente: Departamento de
Ingeniería Eléctrica de la Universidad
Politécnica de Catalunya.

La luz de un LED es direccional, por lo que se puede
ajustar en la dirección que se requiera. No contienen
ningún material peligroso, como mercurio, al contrario de
las ampolletas eficientes. Gracias a la alta calidad de los
materiales que lo componen y a su larga vida útil
requieren ser reciclados menos a menudo.

Los LED de color cubren todo el espectro de colores de
luz visible, lo que ofrece al mercado innumerables posibilidades
como se ve en la figura anterior. Además, poseen un alto
índice cromático, gracias a lo cual los colores se
ven más naturales. En la figura se puede observar la
construcción de un LED usado para lámparas de
alumbrado público.

El tiempo medio de vida de una lámpara de LED
para alumbrado público oscila entre 80.000 y 100.000
horas. La última tecnología de LED de montaje
superficial y gran flujo luminoso están por encima de
100.000 horas.

Figura 1.17 Construcción
interna de un LED común usado en alumbrado
público.

Fuente: Departamento de
Ingeniería Eléctrica de la Universidad
Politécnica de Catalunya.

Una lámpara de LED está compuesta de
varias hileras de LED dependiendo del nivel de iluminación
que se requiera. Las variaciones que se deben hacer son:
número de LED y potencia de la fuente regulada de voltaje,
de resto el esquema funcional es idéntico para reemplazar
cualquier lámpara de otra tecnología de la potencia
requerida. En la figura 1.18 se puede ver un diagrama de la
eficiencia energética de una lámpara de
LED.

Figura 1.18 Balance
energético de una lámpara de LED.

Fuente: Departamento de
Ingeniería Eléctrica de la Universidad
Politécnica de Catalunya.

Dentro de las ventajas conocidas de la tecnología
LED están el ahorro de entre un 75% y un 90% en consumo
energético, sin sacrificar intensidad lumínica, no
generan rayos UV ni IR, libres de mantenimiento y menor costo a
largo plazo. La tecnología de construcción de LED
ha venido mejorando con el tiempo y ya se pueden conseguir LED de
menor tamaño, mejor rendimiento y menores costos. En la
figura 1.19 se puede observar una lámpara común de
LED con sus principales componentes funcionales y las medidas
típicas para una lámpara de un poste de
150W.

Figura 1.19 Lámpara de
tecnología LED con sus principales componentes.

Fuente: Departamento de
Ingeniería Eléctrica de la Universidad
Politécnica de Catalunya.

El color preferido para la iluminación es el
blanco debido a que da una mejor perfilación y una
definición de colores mucho mayor a las de los
demás colores del espectro, además, dentro de la
mayoría de normas a nivel mundial los colores usados son
blanco y amarillo.

En la ciudad de Ibagué se encuentran
principalmente las lámparas de vapor de sodio de alta
presión y se están introduciendo las de
tecnología LED. En la actualidad no se ha llevado a cabo
ningún estudio que compare las dos principales
tecnologías utilizadas teniendo en cuenta los
parámetros principales como: potencia, consumo, niveles de
iluminación, calidad de iluminación, costos, entre
otros.

Un estudio serio en este sentido es importante para
poder tener herramientas que le ofrezcan asidero para la
elección de una u otra tecnología a los entes que
manejan el alumbrado público en la ciudad, ya que es de
obligatorio cumplimiento, según la normatividad vigente,
el elegir la opción más eficiente en todos los
sentidos.

1.6 ALTERNATIVAS DE
SOLUCIÓN

Para hacer la comparación de las
tecnologías entre las lámparas de vapor de sodio y
las de tecnología LED se pueden aplicar diferentes
métodos como alternativa de solución, como
son:

• Estudiar los datos de placa de los fabricantes de
  cada una y hacer comparación punto a punto.

• Pedir los datos a las entidades gubernamentales
  encargadas del alumbrado público.

• Recopilar información in situ de datos que
  permitan hacer una comparación objetiva entre cada una
  de ellas.

• Usar ecuaciones de costos, niveles de
  iluminación y demás, ya dados, y realizar los
  cálculos necesarios y concluir de acuerdo a sus
  resultados.

• Tomar imágenes en video y fotografía
  para hacer comparaciones de niveles de iluminación y
  calidad de la misma.

• Aplicar encuestas sobre calidad de
  iluminación a los usuarios finales.

• Hacer extrapolaciones de estudios realizados en
  España, Bogotá y México que han
  observado variables similares. [14, 15, 16]

1.7 SELECCIÓN DE LA MEJOR
ALTERNATIVA

La alternativa escogida para el presente estudio fue la
de hacer una comparación directa de parámetros
entre las dos principales tecnologías de
iluminación utilizadas actualmente en la ciudad de
Ibagué teniendo en cuenta todas las alternativas posibles
de solución mencionadas anteriormente y usando para ello
mediciones directas, análisis de curvas ISOLUX, datos
estadísticos proporcionados por INFIBAGUÉ, toma de
imágenes, construcción de cuadros comparativos, uso
de datos de placas de las lámparas, comparación
histórica, mediciones indirectas y uso de ecuaciones. Las
principales razones de hacer la comparación entre las
lámparas de vapor de sodio y las de tecnología LED
usando todas las alternativas de solución, son las
siguientes:

• Aún no se han llevado a cabo estudios de
  ningún tipo en la ciudad de Ibagué que permitan
  determinar si se cumple o no con los principales
  parámetros en alumbrado público contenidos en
  las normas vigentes.

• La necesidad de establecer cuál de las dos
  tecnologías es más eficiente en el cumplimiento
  de los parámetros principales de iluminación
  puesto que es una política de Estado el uso racional y
  eficiente de la energía y la implementación de
  las tecnologías o sistemas que lleven a la
  consecución de esta meta.

• En la industria de la iluminación los datos
  que se tienen son dados por los fabricantes y se debe tener
  presunción de buena fe de que los datos que ofrecen
  son reales y hasta el momento no se han constatado si son
  realmente confiables.

• Mediante el uso de todos los procedimientos
  mencionados se pueden obtener resultados reales y muy
  precisos que pueden ser utilizados en cualquier momento bien
  sea por las entidades prestadoras del servicio de alumbrado
  público, en este caso INFIBAGUÉ, como por
  universidades y otras instituciones educativas de la
  región y el país, y por empresas interesadas en
  entrar en el mercado de la iluminación en la
  ciudad.

• El hecho de realizar mediciones directas permite
  confrontar de primera mano los resultados experimentales con
  los dados por el fabricante y así constatar la
  veracidad de sus afirmaciones que se podrían
  extrapolar hacia otros productos suyos en casos
  específicos.

Fundamentos del
alumbrado público

2.1 INTRODUCCIÓN

Según el RETILAP, se puede definir el servicio de
alumbrado público como "el servicio público no
domiciliario que se presta con el objeto de proporcionar
exclusivamente la iluminación de los bienes de uso
público y demás espacios de libre
circulación con tránsito vehicular o peatonal,
dentro del perímetro urbano y rural de un Municipio o
Distrito. El servicio de alumbrado público comprende las
actividades de suministro de energía al sistema de
alumbrado público, la administración, la
operación, el mantenimiento, la modernización, la
reposición y la expansión del sistema de alumbrado
público". También hace una diferenciación
específica sobre los lugares que se excluyen cuando dice
en su parágrafo que "la iluminación de las zonas
comunes en las unidades inmobiliarias cerradas o en los edificios
o conjuntos residenciales, comerciales o mixtos, sometidos al
régimen de propiedad respectivo, no hace parte del
servicio de alumbrado público y estará a cargo de
la copropiedad o propiedad horizontal. También se excluyen
del servicio de alumbrado público la iluminación de
carreteras que no estén a cargo del Municipio o
Distrito".

Principalmente, el estudio del alumbrado público
se ocupa de:

• La cantidad, entendiendo como tal el valor del nivel
  de iluminación, en condiciones normales.

• La calidad, es decir, el confort visual ambiental, a
  menudo difícil de establecer y en el que la
  experiencia del diseñador es clave para su
  establecimiento.

• La eficiencia energética, que depende del
  consumo de energía y del tiempo de uso.

• La economía y ahorro, que están dados
  por el costo de uso, mantenimiento e instalación y
  que, además, va ligado con la vida
  útil.

2.2 TIPOS DE CLASIFICACIÓN PARA ALUMBRADO
PÚBLICO

La identificación y clasificación de las
vías es el primer paso para la realización del
análisis del alumbrado ya que será la que indique
las necesidades del mismo dependiendo de la funcionalidad de la
misma.

De acuerdo al tipo de lámparas que se tienen en
cuenta en el presente estudio, que son las de 70W de vapor de
sodio o su equivalente en LED, se tendrán en cuenta las
siguientes condiciones que vienen dadas por el RETILAP y que
involucran tanto el tipo de circulación de
vehículos, la anchura de la calle, la altura de los
postes, nivel de luminosidad, separación, tipo de
superficie de la vía y demás. En el caso de
interés, se tiene en cuenta el nivel de iluminación
y la altura del poste que influyen en la calidad de la
iluminación dada por cada tecnología.

En las siguientes tablas se muestran los requisitos
exigidos por la ley para el segmento de las lámparas de
70W o equivalentes dependiendo del tipo de vía.

Los criterios que se deben tener en cuenta para asignar
una clasificación de iluminación están
asociados a las características de las vías, siendo
las principales: la velocidad de circulación y el
número de vehículos. Toda vía caracterizada
con estas dos variables se les asignará un tipo de
iluminación conforme a la Tabla 2.1.

Tabla 2.1 Clases de iluminación para
vías vehiculares.

Fuente: RETILAP.

Otros factores a tener en cuenta son la complejidad de
la circulación, controles del trafico tipos de usuarios de
las vías y existencia de separadores. En tal sentido y por
criterios de uso racional y eficiente de energía, una
vía podrá disponer, en ciertas horas, de un
alumbrado con clasificación inferior a la resultante de la
aplicación de la tabla 2.1, utilizando la Tabla
2.2.

En el mismo sentido, de acuerdo con las condiciones de
control de tráfico y de existencia de separación de
diferentes usuarios en la vía, también podrá
usarse una clase de iluminación diferente. Las condiciones
para disponer de dos clases de iluminación en una
vía o su cambio como criterio inicial de diseño se
establecen en la Tabla 2.2.

En estas dos tablas se muestran los diferentes tipos
contemplados en el RETILAP y estas clasificaciones sirven para
tener en cuenta todos los diferentes parámetros que
más adelante se tendrán en consideración a
la hora de definir los niveles de iluminancia, flujo, consumo y
demás.

Tabla 2.2. Variación en las clases de
iluminación por tipo de vía, complejidad de
circulación y control del tráfico.

Fuente: RETILAP.

Teniendo en cuenta las dos tablas anteriores, la
ubicación de las lámparas del presente estudio se
podría tener en el nivel M5 por ser una vía
secundaria, de baja circulación, poca importancia,
generalmente en buen estado.

Otro ítem de iluminación para tener en
cuenta es el que tiene que ver con la circulación de
peatones y ciclistas. La iluminación de estas áreas
debe garantizar que los peatones y ciclistas puedan distinguir la
textura y diseño del pavimento, la configuración de
bordillos, escalones marcas y señales; adicionalmente debe
ayudar a evitar agresiones al transitar por estas vías. En
la Tabla 2.3 se presentan las siete clases de iluminación
para diferentes tipos de vías en áreas
peatonales.

Tabla 2.3. Clases según tipos de
vías en áreas peatonales y de ciclistas.

Fuente: RETILAP.

Las clases de alumbrado establecidas en la Tabla 2.3,
consideran las necesidades asociadas a toda la superficie
utilizada, es decir, la superficie de la acera y de la calzada,
en caso que exista.

Cuando se haya establecido que en determinadas zonas se
ha incrementado o se pueda incrementar la criminalidad o resulte
necesaria la identificación de las personas, objetos u
obstáculos, la clase de iluminación podrá
ser uno o dos grados superior a la resultante de aplicar la
tabla.

Según las necesidades y el alcance del presente
estudio, el tipo de calzada que se tuvo en cuenta es la P4, que
es de baja utilización nocturna por parte de peatones y
ciclistas, únicamente asociada a las propiedades
adyacentes. Esto tiene que ver con el bienestar de los ocupantes
de las residencias que se encuentran adyacentes a la
ubicación de las lámparas y que no deben soportar
contaminación ni incomodidades de parte de
estas.

Otro tipo de clasificación que se encuentra
dentro del RETILAP y que se utiliza para clasificar el tipo de
vía y los valores de sus parámetros principales es
el del tipo de material en que está construida la
vía. Teniendo en cuenta este ítem, podemos ver los
valores exigidos en la tabla 2.4.

Tabla 2.4. Designación aproximada de
superficies en las clases típicas.

Fuente: RETILAP.

Conocidas las características de las vías
y sus requerimientos visuales, se deberá asignar la clase
de iluminación necesaria. A cada clase de
iluminación se le establecen los requisitos
fotométricos mínimos mantenidos a través del
tiempo, los cuales se condensan en la Tabla 2.5 para iluminancia,
cuando este es el criterio aplicado. Los valores son para piso
seco.

Tabla 2.5. Requisitos fotométricos
mantenidos por clase de iluminación para tráfico
motorizado con base en la iluminancia en luxes de la
calzada.

Fuente: RETILAP.

Teniendo en cuenta las clasificaciones de las
vías según su nivel de circulación, su
importancia, tipo de material de construcción, estado
actual de las vías y clase de iluminación, se tiene
que para el caso presente las lámparas se ubican de la
siguiente manera descrita a continuación:

• M5, según la descripción de las
  vías y el tipo de transito que por ellas
  circula.

• P4, teniendo en cuenta una baja circulación
  de ciclistas y peatones en horario nocturno y una baja
  afectación a construcciones adyacentes.

• Entre R2 y R3, considerando la construcción
  de las vías, que en general, son de asfalto,
  rugoso.

De acuerdo a la clasificación realizada de las
vías tenidas en cuenta en el presente estudio, se
procedió a la realización de la medición de
iluminancia sobre cada una de las lámparas en estudio. El
documento del RETILAP se encuentra consignado en el ANEXO
A.

2.2.1 Mediciones fotométricas de alumbrado
público. Una vez que se tiene determinado el sitio
donde se van a llevar a cabo las mediciones de alumbrado
público y después de al menos 100 horas de
funcionamiento de las bombillas nuevas, se debe verificar el
diseño de proyecto de alumbrado público mediante la
medición de iluminancia y su comparación con los
valores ofrecidos en el diseño fotométrico del
proyecto.

La medición de luminancia se debe hacer para
confrontar los datos teóricos obtenidos con la clase de
superficie de calzada normalizada adoptada en el diseño
fotométrico. Los valores reales medidos para las
vías permitirán crear una base datos, donde con el
tiempo se puedan hacer ajustes a las matrices normalizadas del
factor R que se aproximen de mejor forma a las superficie de las
calzadas de las vías existentes en el país. Para lo
cual se debe seleccionar un vano adecuado de
medición.

Cuando el vano seleccionado es factible de ser medido,
los requisitos que debe reunir el vano a medir, la forma del
marcado de la malla o grilla, la ejecución de las
mediciones y el cálculo de los parámetros de se
definen a partir de los datos obtenidos en las mediciones. El
procedimiento incluye la evaluación de los casos
especiales y de las vías peatonales, en ellas determina la
forma de marcación del vano y los parámetros de
calidad a ser evaluados.

Cuando la medición no sea técnicamente
apropiada ó involucra mucho riesgo, la evaluación
se define a partir de cálculos de cada uno de los
parámetros de calidad por medios informáticos y de
la verificación en campo de la operatividad de las
unidades de alumbrado en el vano y de la configuración de
la instalación.

2.2.1.1 Evaluación del vano seleccionado para las
mediciones. Teniendo en cuenta el RETILAP, los vanos a ser
medidos deberán cumplir los siguientes
requisitos:

1. No debe presentar obstáculos que obstruyan la
distribución luminosa de las luminarias (árboles,
automóviles estacionados, etc.).

2. El recubrimiento de las calzadas no debe presentar
ondulaciones (presencia de baches pronunciados) que impidan la
visualización de los puntos de medición ó la
horizontalidad del medidor de iluminancia.

3. No estar ubicados en las zonas calificadas como
altamente peligrosas desde el punto de vista
delincuencial.

4. Estado de la calzada. Deberá estar seca para
la medición.

5. Estar libres de influencia de iluminación
diferente al sistema a evaluar (vehicular o
comercial).

2.2.1.2 Procedimiento de las mediciones. De nuevo, para
llevar a cabo las mediciones con todas las condiciones
técnicas, se deben tener en cuenta los parámetros
dados en el RETILAP, así, todas las fuentes de luz que
pertenezcan a la instalación de alumbrado que se va a
medir deben ser visibles y estar encendidas, mientras que
aquellas fuentes que no lo sean deben estar apagadas.

Para estar seguros de la confiabilidad de las mediciones
se debe tener en cuenta lo siguiente:

• Todos los instrumentos de medición deben
  estar calibrados.

• Se debe tener en cuenta los parámetros de
  diseño de la instalación y la correcta
  geometría de la misma: altura de montaje, avance,
  ángulo de inclinación de la luminaria,
  interdistancia, ancho de la vía, posición de la
  bombilla.

• Por medio de inspección visual se debe
  verificar que los accesorios eléctricos y la bombilla
  sean los adecuados para la luminaria.

• Verificar la tensión de alimentación
  en los bornes de la luminaria.

• Las luminarias deben estar en régimen normal
  de funcionamiento.

• Las bombillas deben estar nuevas con un
  envejecimiento mínimo de 100 horas.

• El conjunto óptico de la luminaria debe estar
  limpio.

• En lo posible, se debe eliminar el efecto de las
  fuentes luminosas ajenas al sistema analizado que puedan
  causar errores en la medición, tales como avisos
  luminosos, faros de automóviles, etc.

• Evitar las mediciones cuando el piso está
  mojado, porque pueden presentarse reflexiones que introducen
  errores. El personal que interviene en las mediciones no debe
  producir sombras en el campo de medición, ni bloquear
  la luz hacia el aparato de medición.

Habiendo tenido en cuenta los anteriores puntos y listos
para la medición de la iluminancia, se deberán
tener en cuenta otros aspectos relacionados a
continuación:

a. Área de evaluación: El
área de evaluación de las mediciones será el
tramo o vano seleccionado de la vía, teniendo en cuenta lo
especificado en esta guía.

b. Ubicación del sensor: El sensor o
fotocelda del fotómetro o luxómetro será
colocado a una altura máxima de quince centímetros
(0,15 m), en posición horizontal.

C. Ubicación del punto a medir: El
dispositivo con el sensor es colocado por el operario sobre el
punto inicial marcado sobre el vano o tramo a medir. La persona
encargada de realizar la medición: registrará la
lectura obtenida en el luxómetro. Cada punto marcado en el
vano será medido de igual forma.

d. Cuidados en la Medición: Antes de
iniciarse la medición la persona encargada, debe calibrar
el luxómetro de acuerdo con su manual de funcionamiento y
verificar que esté funcionando correctamente. Igualmente
debe verificar el estado de la luminaria, la tensión de
red, inclinación de la luminaria y el brazo,
fijación de la luminaria al brazo, posición de la
bombilla y avance de la luminaria sobre el área
considerada.

La persona encargada de colocar el dispositivo con el
sensor sobre el punto a medir, debe asegurarse de no interferir
sobre el sensor para no crear sombras sobre el mismo y obstruir
la distribución luminosa. La persona encargada de la
medición antes de realizar la lectura, debe esperar que
ésta se estabilice en la pantalla del
luxómetro.

2.2.1.3 Realización de las mediciones. Conociendo
los diferentes elementos que se deben tener en cuenta al momento
de obtener las mediciones de los datos de iluminancia se
procedió a realizar las mediciones y para la
presentación de los resultados se tuvieron en cuenta las
recomendaciones dadas en el RETILAP. Estas recomendaciones
son:

a. Localización del sitio de la
medición

b. Fecha y hora de la medición

c. Descripción detallada del sistema de
iluminación en el que se incluye: tipo de luminaria,
altura del montaje, interdistancia entre postes, avance,
inclinación de la luminaria, disposición y
condiciones de los alrededores.

d. Gráfico de la vía en planta y corte con
las características de la instalación

e. Condiciones eléctricas de
operación.

f. Condiciones de operación de las
luminarias

g. Condiciones atmosféricas.

h. Tabla de datos medidos en el sitio

i. Descripción de los instrumentos
utilizados

j. Nombre de los participantes en la
medición.

Los datos principales de la medición y los
aspectos y proceso de medición se presentan en el ANEXO
B.

De acuerdo a los datos obtenidos luego de la
medición de nivel de iluminación o iluminancia
utilizando el luxómetro se puede observar que los dos
tipos de lámparas en estudio entran dentro del nivel de
iluminancia requerido por las normas técnicas consignadas
en el RETILAP y el NTC-900, presentándose un leve mejor
desempeño por parte de la tecnología LED, pero esta
variación cae dentro del porcentaje de rendimiento y es
insignificante por lo que se toman como de igual rendimiento las
dos tecnologías. Estos datos se pueden observar en la
tabla 2.6. En el ANEXO C se pueden ver el NTC y la ley
reglamentaria.

Tabla 2.6 Mediciones de iluminancia para las
lámparas de vapor de sodio y para LED.

Fuente: Autor.

El sitio de medición se encuentra ubicado en la
calle 37A #6-69 barrio Villa Teresa como se puede ver en la
figura 2.1, en la ciudad de Ibagué

Figura 2.1 Ubicación del sitio de
medición y ruta a INFIBAGUÉ.

Fuente: Google maps.

A partir de la instalación de las lámparas
se vinieron tomando diversas mediciones de iluminancia pero las
mediciones finales fueron obtenidas el día 5 de octubre de
2011 a las 8:30 de la noche para que las lámparas hubieran
tenido un tiempo necesario de encendido, y en el caso de las de
sodio, de calentamiento de su sistema de iniciación y
estuvieran en la curva máxima de rendimiento
luminoso.

Los tipos de lámparas a los que se les realizaron
las mediciones son de tipo de vapor de sodio y de
tecnología LED. La lámpara de vapor de sodio es de
tipo de alta presión, de 70W de potencia y de tipo
común, con balasto, transformador e iniciador, todo
montado en una carcasa de aluminio de medidas reglamentarias para
esta potencia. La lámpara de tipo LED es de 29W
equivalente 70W de potencia, fuente regulada y 12 LED"s en su
montaje y que también va montada en una carcasa de
aluminio de especificaciones técnicas de norma. Se pueden
ver los dos tipos de lámparas que se utilizaron en las
figuras 2.2 y 2.3.

Figura 2.2 Lámpara de vapor de sodio de
70W utilizada en el estudio con sus componentes principales y
descripción de carcasa.

Fuente: Autor.

Figura 2.3 Lámpara de LED de
29W utilizada en el estudio con su respectiva carcasa y
componentes.

Fuente: Autor.

Los datos técnicos de cada una de estas
lámparas (specsheet o datasheet) se puede observar en el
ANEXO D y allí mismo se encuentran las
consideraciones técnicas de la carcasa para su
montaje.

Ambos tipo de lámparas inician su encendido
mediante el uso de fotoceldas. Están montadas sobre postes
reglamentarios de 6 metros de altura con una separación o
interdistancia de 12 metros, una inclinación de
lámpara sobre la horizontal de 5º, con un avance
sobre la calle de 1.5 metros, con condiciones de pavimento
rugosas en asfalto, como están descritas
anteriormente.

Las condiciones de operación de las
lámparas están dadas por el tipo de calle y el
número de horas de utilización, siendo así,
que están ubicadas en sector residencial, con bajo
transito, principalmente peatonal, con transito o tipo de
vía secundaria y con una utilización del 0.5, esto
es, de 12 horas diarias, de 6 de la tarde a 6 de la
mañana.

Las condiciones atmosféricas para la
operación de las lámparas son principalmente
constantes con temperaturas que oscilan entre 15º y 35º
a lo largo de todo el día. Durante el transcurso del
año se presentan generalmente dos estaciones perfectamente
diferenciadas: lluvia y verano. Las lluvias se presentan durante
90 días al año en promedio (año con
condiciones normales) y, mayormente, con condiciones de clima
seco el resto del año.

En la tabla 2.6, mostrada previamente, se muestran los
datos que se tomaron y que están contrastados con los
datos que se presentan en el RETILAP como valores mínimos
necesarios para su funcionamiento. También se muestra en
la tabla el consumo de cada una de las lámparas
según sus datos de placa, el índice de uniformidad
dado por la relación entre la iluminancia promedio y la
iluminancia mínima medida en el sitio y la referida en el
RETILAP, tipo de superficie sobre la que se realizó la
medida y la clase de vía.

Para la toma de datos y según lo exigido por el
Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado
Público, se utilizó un luxómetro de la marca
MLM-1010, debidamente calibrado en un laboratorio de
metrología de Bogotá y con un rango de
medición de hasta 50.000 luxes que es lo de norma para el
territorio colombiano. Todos los datos del luxómetro se
ven también en el ANEXO E.

Para una mejor comprensión del proceso de
medición y para conservar el registro se tomaron videos
del momento de la toma de las mediciones y estos también
se referencian en el mismo anexo. Todos los datos y medidas
fueron tomados personalmente y los instrumentos fueron mandados a
calibrar para este estudio y revisados por el jefe de alumbrado
público de INFIBAGUÉ.

En la figura 2.4 se ve el luxómetro
utilizado.

Figura 2.4 Luxómetro utilizado en el
estudio.

Fuente: Autor.

2.3 ÍNDICE DE REPRODUCCIÓN
CROMÁTICA

El Índice de reproducción cromática
o CRI (por sus siglas en inglés), expresado en valores del
0 al 100%, es una medida de la fidelidad con la que una
determinada fuente de luz reproduce los colores a la vista de los
ojos humanos, y cómo de bien se revelan sutiles
variaciones de color en los objetos iluminados. Las luces con un
CRI elevado son las que mejor reproducen el color de los objetos,
y así fuentes con un CRI del 100% serían las que
reproducirían fielmente los colores de los objetos
sometidos a su luz.

Esta es una característica importante de las
fuentes de luz en aplicaciones como la fotografía o el
cine, pero también en aquellos casos donde sea necesario
mostrar un producto adecuadamente, como en tiendas de moda,
joyerías, etc. y en general en este tipo de aplicaciones
no son aceptables fuentes de luz con CRI"s inferiores al
80%.

Un error común es la creencia de que ambos, la
temperatura de color y el índice de reproducción de
color, describen las mismas propiedades de una lámpara. La
temperatura de color describe la apariencia del color de la luz
emitida. El índice de reproducción del color, por
el contrario, describe cómo de bien esa misma luz
representa el color en los objetos iluminados.

De cualquier modo, las dos métricas están
interconectadas, y para comparar el CRI de la luz de dos
lámparas dadas, y necesariamente para que la
comparación sea significativa, ambas lámparas
habrán de tener la misma temperatura de color. Las
lámparas incandescentes disfrutan de un CRI del 100%. Las
lámparas fluorescentes están en el rango del 52 al
95% y las de halogenuros metálicos en el mismo
rango.

En las lámparas LED este es un índice que
ha de considerarse ya que hay una dispersión importante
entre las soluciones digamos que baratas y las profesionales. En
productos profesionales fácilmente se encuentran CRI"s del
80 o 85% por lo que no hay problemas para su utilización
en aplicaciones donde la fidelidad de los colores es fundamental,
de hecho, y de experiencias reales se parece haber concluido que
los test de CRI convencionales no son idóneos para la
iluminación LED, que a modo de percepción de los
colores por el ojo humano parece ser que mejora respecto a las
soluciones convencionales con un mismo CRI, por lo que organismos
internacionales ya están desarrollando un nuevo
método de test que considere estas diferencias.

2.3.1 Normatividad sobre reproducción
cromática. De acuerdo a lo contenido en el RETILAP,
para la clasificación de las bombillas en función
de su Índice de Reproducción Cromática (Ra o
CRI), se deben aplicar los valores la Tabla 2.7.

Tabla 2.7. Clasificación de las fuentes
luminosas de acuerdo con su Índice de reproducción
del Color.

Fuente: RETILAP.

Para las lámparas de tecnología tipo LED,
el RETILAP aún no considera valores críticos de
CRI, pero para las nuevas tecnologías, propone CRI"s
mayores a 85% y hasta 95%. Los LED de alta potencia, que son los
utilizados en alumbrado público, emiten una luz con una
temperatura de color del orden de 5500º K, "más
fría" que la luz emitida por las lámparas
incandescentes, brindando un índice CRI entre 85% y 95%,
como se mencionó anteriormente. Este valor es muy
próximo al exhibido en la luz solar y superior a las
fuentes fluorescentes, lo que ofrece una representación de
color excelente de los objetos iluminados. Para que la luz de un
LED se asemeje a la que estamos acostumbrados de las fuentes
tradicionales es preciso utilizar filtros que rebajan su
temperatura de color y también su rendimiento.

Los desarrollos tecnológicos actuales y los
estándares en fuentes de iluminación permiten
determinar fácilmente las características de
reproducción cromática y temperatura de color, la
tabla 2.8 da una orientación al respecto.

Tabla 2.8 Tipos de fuentes luminosas en
función de sus características de temperatura de
color e índice de reproducción
cromática.

Fuente: RETILAP.

2.3.1.1 Determinación del índice de
reproducción cromática. La obtención de este
indicador de calidad se obtiene como una nota descendente desde
un punto máximo de referencia. 100 significa que todos los
colores se reproducen perfectamente (lo que significa que los
colores de los objetos iluminados con este tipo de luz
serán muy próximos a los que se verán con
luz natural) y, conforme se va alejando de esta referencia se
pueden esperar mayores dispersiones en todos los colores
disminuyendo la calidad en la percepción.

Al momento de hacer la contrastación se utiliza
una bandeja con diferentes colores con su descripción
escrita si se quiere y se toma una primera imagen con luz
natural. Luego, utilizando la misma bandeja de colores, se toman
diferentes imágenes bajo las lámparas que se
quieran comparar bajo las mismas consideraciones de distancia de
medición, hora, lugar y equipo de toma de
imágenes.

La pérdida de calidad de la percepción de
los colores y la perfilación de los mismos van indicando
un descenso en la escala de rendimiento cromático y dando
un valor menor de CRI. En la figura 2.5 se puede observar la
bandeja de colores que se utilizó en el presente caso para
la contrastación.

FIGURA 2.5 Bandeja de colores utilizada para
contrastación de índice de reproducción
cromática. Imagen al mediodía para
control.

Fuente: Autor.

2.3.1.2 Toma de datos para la determinación del
índice de reproducción cromática. Teniendo
en cuenta las consideraciones anteriores sobre la
determinación del índice de reproducción
cromática, el procedimiento que se siguió para la
toma de imágenes para determinar este índice fue el
siguiente:

a. Ubicar la zona donde se van a realizar las
mediciones.

b. Ubicar la bandeja de colores con los nombres de cada
uno de ellos escrito en su superficie.

c. Tomar una imagen de la bandeja al mediodía con
luz natural plena en el lugar indicado.

d. Tomar imagen en el mismo lugar en la noche luego de
que las lámparas estén en su rendimiento
total.

e. Realizar las mismas mediciones para cada uno de los
tipos de lámparas involucrados en el estudio.

Para determinar el índice de reproducción
cromática se tuvieron en cuenta las imágenes
obtenidas para cada una de las lámparas luego de un tiempo
de encendido prudencial para que estén en su máximo
rendimiento luminoso y que se muestran en las figuras 2.6 y 2.7,
que se pueden ver a continuación y que se contrastan con
la imagen obtenida con luz natural para la misma bandeja de
colores.

Figura 2.6 Rendimiento de lámpara de vapor
de sodio contra control.

Fuente: Autor.

Figura 2.7 Rendimiento de lámpara LED
contra control.

Fuente: Autor.

De acuerdo con los datos de placa de cada una de las
lámparas se tiene que para la lámpara de vapor de
sodio el CRI es de 25 y para la de LED de 74. De acuerdo a lo que
se ve en las figuras anteriores se puede corroborar que estos
datos corresponden a la realidad y que las lámparas de LED
presentan una mejor reproducción del color que las de
vapor de sodio de alta presión. Todas las imágenes
tomadas a las lámparas se referencian en el ANEXO
F.

2.4 CONSUMO DE ENERGÍA

El consumo depende de la potencia y de las horas de uso
de cada equipo. La potencia es la capacidad que tiene un equipo
eléctrico para poder funcionar o realizar su trabajo, o
para decirlo de otra manera, es la cantidad de energía que
requiere un equipo para poder funcionar. El consumo de las
lámparas de alumbrado público generalmente se da en
valores de kilovatios (kW) pero se traduce a valores de consumo
de energía que se presentan en forma de kilovatios-hora
(kWh).

El consumo de energía en el alumbrado
público se determina teniendo en cuenta la carga
útil instalada que depende del número de
luminarias, la potencia de cada una de ellas, el factor de
utilización, factor de mantenimiento, número de
días y otros factores determinados por el prestador del
servicio, en este caso INFIBAGUÉ.

2.4.1 Reglamentación del uso eficiente de la
energía. El gobierno nacional de la República
de Colombia mediante decreto 3450 de 12 de septiembre de 2008
creó el Programa de Uso Racional y Eficiente de la
Energía y demás Formas de Energía No
Convencionales, PROURE, que menciona: "Que el objetivo
fundamental de la Ley 697 de 2001 y su Decreto Reglamentario 3683
de 2003, es promover el uso racional y eficiente de la
energía y demás formas de energía no
convencionales, de tal manera que se tenga la mayor eficiencia
energética para asegurar el abastecimiento
energético pleno y oportuno, la competitividad de la
economía colombiana, la protección al consumidor y
la promoción de fuentes de energía no
convencionales, de manera sostenible con el medio ambiente y los
recursos naturales". [6]

De acuerdo con lo anterior, el mismo decreto dice que:
"En el territorio de la República de Colombia, todos los
usuarios del servicio de energía eléctrica
sustituirán, conforme a lo dispuesto en el presente
decreto, las fuentes de iluminación de baja eficacia
lumínica, utilizando las fuentes de iluminación de
mayor eficacia lumínica disponibles en el
mercado".

2.4.1.1 Procedimiento para la obtención del
consumo de las lámparas. Para determinar el consumo de
las lámparas de este estudio se siguieron los siguientes
pasos:

a. Determinación del consumo de cada
lámpara. Para las lámparas de vapor de
sodio se tuvieron en cuenta los valores de consumo dados por
INFIBAGUÉ, que es el ente que ofrece el servicio de
alumbrado público en Ibagué y que cuenta con
medidores en sus instalaciones. Además, INFIBAGUÉ
también brindó los datos de consumo teórico
y real para un mejor análisis. La empresa no
permitió ubicar un medidor en las lámparas de sodio
en estudio pero los datos ofrecidos son oficiales y de toda
confianza. Para las lámparas LED se ubicó un
medidor de energía a una de las lámparas a ser
estudiadas y luego de 3 meses de haberlo ubicado se tomaron los
datos y se tabularon para obtener el consumo. Se tomaron los
datos luego de este tiempo para permitir que las lámparas
tomaran un consumo definitivo que se da en promedio luego de 1000
horas de vida.

b. Número de lámparas.
Estos datos también fueron brindados por INFIBAGUÉ.
Se obtuvo el total de lámparas de 70W de vapor de sodio y
equivalentes de LED.

c. Obtención de la carga
útil. Para determinar la carga útil se
necesita aplicar la siguiente ecuación:

d. Determinación del consumo total de
energía. Para la obtención de este otro
dato se aplica la ecuación:

e. Determinación del costo mensual de la
energía. Mediante los datos obtenidos
anteriormente se puede obtener el consumo mensual (en pesos) de
alumbrado público en la ciudad de
Ibagué.

f. Tabulación de resultados. Para
una mejor visualización de los resultados obtenidos y para
poder realizar una mejor comparación entre los consumos de
las lámparas, se tabularon los datos obtenidos.

2.4.1.2 Toma de datos de consumo. Siguiendo los pasos
mencionados en el punto anterior, se procedió a la toma de
datos de consumo así:

a. Determinación del consumo de cada
lámpara. Se tuvieron los siguientes
resultados:

Lámparas de vapor de sodio de 70W: Para
estas lámparas el valor real de consumo fue de 86W, esto
principalmente debido al consumo de los balastos, iniciadores y
transformadores que componen la luminaria. Este dato fue brindado
oficialmente por el jefe de alumbrado público de
INFIBAGUÉ.

Lámparas de LED de 29W: Estas
lámparas presentaron un consumo de 31W, este aumento del
consumo se debió al mismo medidor utilizado para obtener
los datos. En la figura 2.8 se pueden observar los datos del
medidor al inicio del estudio y luego al final después de
más de 1000 horas de vida. El tiempo fue de 136
días correspondientes a 1.632 horas.

Figura 2.8 Medidor de energía de la
lámpara de LED al inicio y al final del
estudio.

Fuente: Autor.

b. Número de lámparas. El
número de lámparas de 70W en la ciudad de
Ibagué es de 20.359 en el área urbana y de 2.459 en
la zona rural.

c. Obtención de la carga
útil. Aplicamos la ecuación con los
siguientes datos:

d. Determinación del consumo total de
energía. Con los datos brindados aplicamos la
siguiente ecuación así:

e. Determinación del costo mensual de la
energía. Luego de obtener el resultado
del consumo total con el valor del kilovatio-hora obtenemos el
consumo mensual en pesos en la ciudad de Ibagué por parte
del alumbrado público en las lámparas de
70W.

Valor del kilovatio-hora= $321.94

f. Tabulación de resultados.
Luego de la obtención de los datos de consumo en
kilovatios-hora se procedió a ubicarlos en la tabla 2.9.
También se ubicaron los datos del consumo mensual en pesos
de las mismas lámparas en la tabla 2.10.

Tabla 2.9 Consumo de las lámparas de 70W y
equivalentes LED de 29W en Ibagué.

Fuente: Autor.

Tabla 2.10 Costo del alumbrado público en
lámparas de 70W en Ibagué.

Fuente: Autor.

Como se puede observar en los cálculos realizados
y en los datos mostrados en las tablas, el consumo de las
lámparas de vapor de sodio es mayor al que presentan las
lámparas de LED. En lo que tiene que ver con los datos
teóricos o de placa, las lámparas de LED presentan
un consumo 41.42% menor que las de vapor de sodio de potencia y
características equivalentes.

En lo que tiene que ver con los datos de consumos reales
de las lámparas se nota un mayor ahorro de consumo de
energía de las lámparas tipo LED con respecto a las
de vapor de sodio de alta presión. El consumo en este caso
es del 36.04% de las LED con respecto a las de vapor de sodio. En
números, existe un ahorro mensual en factura de
energía de $140"632.777 y un ahorro anual de
$1.687"593.324. Este es un ítem muy importante pues no
sólo se nota un ahorro muy grande en la parte
económica que lleva a una destinación del
presupuesto ahorrado en ampliación de cobertura y
mejoramiento de tecnología, sino que además se
cumple con los objetivos del Programa de Uso Racional de la
Energía.

Todos los datos que tienen que ver con la carga
instalada y el consumo como son: factor de utilización,
factor de mantenimiento, eficiencia, número de
lámparas, valor del kilovatio-hora, se encuentran
consignados en el ANEXO G, con las tablas dinámicas
para obtener los consumos por mes y con las cargas de las
demás lámparas de otras potencias.

2.5 EFICACIA LUMÍNICA DE LA
FUENTE

No toda la energía eléctrica consumida por
una lámpara (bombilla, fluorescente, etc.) se transformaba
en luz visible. Parte se pierde por calor, parte en forma de
radiación no visible (infrarrojo o ultravioleta), etc. En
la figura 2.6 se puede observar un diagrama del rendimiento
luminoso.

Figura 2.9 Diagrama de rendimiento luminoso
normal de las lámparas.

Fuente: Javier García Fernández,
Oriol Boix. [12]

Según el RETILAP la eficacia lumínica de
la fuente es la relación entre el flujo luminoso total
emitido por una fuente luminosa (bombilla) y la potencia de la
misma. La eficacia de una fuente se expresa en
lúmenes/vatio (lm/W).

2.5.1 Normatividad sobre eficacia
lumínica. De acuerdo al RETILAP, las
características lumínicas de las lámparas de
LED no están aún definidas y se toman para ellas
las características mínimas de las demás
lámparas en uso en la actualidad. Para contrastar de la
mejor manera posible los resultados de las mediciones tomadas en
el presente estudio, se tomaron como datos mínimos los
mismos que los consignados para las lámparas de sodio de
alta presión que son contra las cuales se compararon. En
la siguiente Tabla 2.11, se pueden ver los requisitos
mínimos exigidos por ley en cuanto a eficacia
lumínica de las lámparas.

Tabla 2.11 Eficacia mínima para las
lámparas de sodio a alta presión.

Fuente: RETILAP.

En este campo también se tiene en cuenta el
decreto 3450 de 12 de septiembre de 2008, mencionado en el punto
anterior, y las tecnologías que no cumplan con los
requisitos: "A partir del 1° de enero del año 2011 no
se permitirá en el territorio de la República de
Colombia la importación, distribución,
comercialización y utilización de fuentes de
iluminación de baja eficacia lumínica".
[3]

2.5.1.1 Realización de la
comparación de eficacia. Al momento de realizar el
análisis de la eficacia luminosa de cada una de las
lámparas en estudio se llevaron a cabo los siguientes
pasos:

a. Determinación del tipo y marca de cada
lámpara en estudio. Las lámparas de vapor
de sodio de alta presión son de la marca Philips de tipo
SON-T con lámpara tubular y las lámparas de LED
estudiadas son de la marca Bare Developments HTS series 9a de 12
bombillos. Los datos técnicos y sus características
se encuentran consignados en el ANEXO B.

b. Luego de determinar el tipo y marca observar
el consumo de cada una de ellas. Para la lámpara
de vapor de sodio se tiene un consumo según su placa
técnica de 70W y para la de LED de 29W.

c. A continuación se determina el flujo
luminoso ofrecido por las lámparas. Las
lámparas de sodio Philips SON-T presentan un flujo
luminoso de 6000 lúmenes mientras que las de LED ofrecen
un flujo de 2533 lúmenes. Estos datos son ofrecidos para
un rendimiento del 100% de las lámparas y a trabajo
completo.

d. Se determina la eficacia luminosa según
los datos técnicos de cada una de las
lámparas. Para las de vapor de sodio se da un
rendimiento del 86% y las de LED de 81.85%.

e. Realización de los cálculos para
estimar la eficacia de las lámparas. Mediante los
datos teóricos de las placas de cada una de las
lámparas y los datos reales tomados in situ y brindados
por INFIBAGUÉ y usando la fórmula se realizó
la tabla 2.10.

Tabla 2.12 Eficacias teórica y real de las
lámparas.

Fuente: Autor.

f. Contrastación de los resultados
obtenidos con los exigidos por ley. Luego de obtener los
datos tanto teóricos como prácticos de cada una de
las lámparas se procedió a contrastar dichos
resultados con los valores exigidos por ley en el RETILAP y que
se consignan en la tabla 2.9 y se pudo comprobar que aunque ambos
tipos de tecnología se encuentran dentro de los valores
críticos exigidos, de acuerdo a sus datos de placa, en lo
que respecta con los valores reales de consumo, las
lámparas de vapor de sodio presentan una menor eficacia a
la exigida y mucho menor a la proporcionada por los LED que si
alcanzan a estar dentro de dichos valores. Una de las causas de
esta diferencia en la tecnología de vapor de sodio es la
conformación del equipo de encendido y balastos con que
cuentan que consumen gran cantidad de potencia y que no
están presentes en las de LED. Como se vio en el
ítem anterior, el consumo es mucho mayor en las
lámparas de vapor de sodio y contrastado con su eficacia
hace que el rendimiento no sea lo suficientemente bueno en
comparación con el rendimiento de las lámparas tipo
LED.

2.6 VIDA ÚTIL

El RETILAP define la vida útil de las fuentes
luminosas como: "el período de servicio efectivo de una
fuente que trabaja bajo condiciones y ciclos de trabajo nominales
hasta que su flujo luminoso sea el 70 % del flujo luminoso
total".

Además en sus disposiciones específicas
dice que: "La vida promedio para bombillas de sodio de alta
presión no podrá ser menor a 24.000
horas".

De acuerdo a los datos técnicos de placa de las
lámparas de cada una de las tecnologías en estudio
se tiene que para las lámparas de vapor de sodio de alta
presión dan una vida útil de 24.000 horas. Esto
equivale a una vida de aproximadamente 5 años y
medio.

Las lámparas tipo LED presentan, según sus
datos técnicos, una vida útil de 100.000 horas lo
que es equivalente a 23 años de vida
útil.

De acuerdo a datos entregados por INFIBAGUÉ
respecto a la periodicidad con que se producen los cambios de
lámparas de vapor de sodio en la ciudad, esta vida
útil se encuentra alrededor de 8.640 horas o 2
años. La causa de su poca duración radica,
según el jefe de alumbrado público de
INFIBAGUÉ, en la baja calidad del servicio de
energía eléctrica que presenta demasiadas
intermitencias en su prestación además de picos de
voltaje y niveles de sobretensión, lo que afecta
directamente la longevidad de las lámparas y en general de
toda la luminaria.

Para las lámparas tipo LED, según los
últimos estudios de la Universidad Nacional de Colombia
[16], su vida útil en la práctica se encuentra
entre las 50.000 y 75.000 horas, dependiendo de la potencia de
las mismas. Esto es una duración de entre 11.5 y 17.36
años.

De cualquier manera que se tomen los datos de vida
útil de los dos tipos de lámparas del estudio, se
tiene que la vida media de las lámparas de tipo LED es al
menos 4 veces mayor que las de vapor de sodio de alta
presión según datos técnicos de su hoja de
datos y de casi 5 veces según datos prácticos
obtenidos.

2.7. PRESENCIA DE INSECTOS

La presencia de insectos en las lámparas de
alumbrado público y, en general, en todos los tipos de
lámparas es un problema bastante común y que genera
no sólo incomodidad para los usuarios sino pérdidas
en la longevidad de las lámparas e incrementos en los
costos de mantenimiento de las mismas.

Los insectos se ven generalmente atraídos hacia
las fuentes luminosas debido a los rayos ultravioletas que ellas
emiten. Se denomina radiación ultravioleta o
radiación UV a la radiación electromagnética
cuya longitud de onda está comprendida aproximadamente
entre los 400 nm (4×10-7 m) y los 15 nm (1,5×10-8 m). Su nombre
se deriva del hecho que su rango empieza desde longitudes de onda
más cortas de lo que los humanos identificamos como el
color violeta.

Las lámparas que emiten luz ultravioleta, que son
la mayoría, tienen un gran poder de
atracción, atraen y atrapan todo tipo de insectos
voladores como moscas, mosquitos, moscardones, polillas, avispas,
etc. Estos quedan adheridos en los diferentes elementos que
componen la lámpara, principalmente cerca a la fuente
emisora de luz.

2.7.1 Problemas causados por insectos. La
presencia de insectos en y alrededor de las lámparas
ocasiona principalmente los siguientes inconvenientes:

a. Incomodidad de los usuarios por la constante
presencia de insectos alrededor de las fuentes ya que al estar
sus residencias cercanas a los postes y lámparas, gran
cantidad de estos mismos insectos hacen presencia dentro de las
mismas residencias.

b. En zonas bastante cálidas suelen
apiñarse gran cantidad de insectos alrededor de las
fuentes luminosas y ocasionan una disminución de la
calidad del flujo luminoso sobre la calle.

c. Acumulación de cuerpos de insectos muertos en
las carcasas de las lámparas lo que ocasiona cortos en su
interior y deterioro de las mismas. Estos cortos implican el
cambio del bombillo o de todos los componentes de las luminarias,
esto aumenta los costos por mantenimiento y reposición de
estos elementos.

d. También en zonas cálidas, la presencia
de insectos cerca y alrededor de las luminarias atrae otros
animales depredadores de insectos que pueden ocasionar
enfermedades o molestias de convivencia en las residencias
adyacentes a estas luminarias. Por ejemplo, pueden atraer
murciélagos y ratones.

En la figura 2.10 se pueden contrastar diferentes
niveles de atracción de insectos por parte de diferentes
tecnologías de iluminación de alumbrado
público. Se muestran las principales utilizadas en la
actualidad como halogenuros, mercurio, vapor de sodio y
LED.

Figura 2.10 Atracción de insectos por tipo
de luminaria.

Fuente: Megasa Ltda.

En la figura 2.11 se pueden ver los dos tipos de
lámparas y la presencia o ausencia de insectos alrededor
de ellas.

Figura 2.11 En las fotos se puede observar la
presencia de insectos alrededor de las lámparas de sodio
(izquierda) y la ausencia de los mismos alrededor de las
lámparas de LED (derecha).

Fuente: Autor.

2.7.2 Emisión de rayos ultravioletas. En
el presente estudio para la determinación de la
emisión de rayos ultravioletas por parte de las
lámparas se tuvo en cuenta la información ofrecida
por sus respectivos datos técnicos consignados en las
hojas de datos y, también, se tomaron fotografías
de las lámparas para observar la presencia o no de
insectos a su alrededor.

En la figura 2.12 se puede observar la
distribución espectral de la energía y las
longitudes de onda de la luz emitida por las lámparas de
vapor de sodio y en la 2.13, las características de las
lámparas de LED.

Figura 2.12 Distribución espectral de la
energía y longitudes de onda de luz emitida por
lámparas Philips SON-T 70W de vapor de sodio.

Fuente: Philips
corporation.

Figura 2.13 Distribución espectral de la
energía y longitudes de onda de luz emitida por
lámparas Bare Developments HTS-series 9a de tipo
LED.

Fuente: Bare developments
Inc.

Como se puede ver en las figuras 2.12 y 2.13, las
lámparas de vapor de sodio presentan un componente
importante de emisión de luz ultravioleta dentro de su
emisión total mientras que las lámparas de tipo LED
no presentan emisiones en esos rangos de longitudes de onda. En
las figuras 2.14 y 2.15 podemos observar la presencia o no de
insectos alrededor de cada una de las lámparas del
estudio. En ellas se nota la ausencia de insectos alrededor de
las de LED y alrededor de las de vapor de sodio sí se
puede observar una presencia importante de insectos.
También se pueden observar estos mismos comportamientos en
la figura 2.16 donde se muestran las lámparas de cada una
de las tecnologías en piso para su
mantenimiento.

Figura 2.14 Insectos alrededor y en
la lámpara de vapor de sodio encendida.

Fuente: Autor.

Figura 2.15 Ausencia de insectos
alrededor y en la lámpara de LED encendida.

Fuente: Autor.

Figura 2.16 Mantenimiento de
lámparas de vapor de vapor de sodio en piso.

Fuente: Autor.

2.8 DIAGRAMAS FOTOMÉTRICOS

Los diagramas fotométricos están
construidos para indicar los niveles de iluminancia contra las
distancias verticales y horizontales cubiertas por el haz
luminoso de una determinada fuente luminosa. Los diagramas pueden
ser de diferentes tipos pero la mayoría de ellos muestran
el ángulo sólido del haz, la distancia iluminada,
el nivel de luminancia, el ancho del haz, el alto de la luminaria
y las curvas de nivel.

Los más utilizados por los fabricantes son los
diagramas isolux, los iso K, los diagramas fotométricos de
luminancia a distancia y los radiales por
ángulo.

2.8.1 Reglamentación y definición.
Las reglamentaciones sobre los tipos de diagramas
fotométricos están contenidas en los diferentes
reglamentos que involucran iluminación tanto interior como
exterior. Entre estas reglamentaciones se encuentran el NTC, el
RETIE y el RETILAP. El que se tiene en cuenta en el presente
estudio es el RETILAP pues es el que involucra y s encarga
específicamente del alumbrado público.

Según el RETILAP, las definiciones para los
principales tipos de diagramas son los siguientes:

• Curvas ISOLUX. Son líneas que
  unen todos los puntos que tengan la misma iluminancia en el
  plano horizontal, para una altura de montaje de 1 m o 10 m y
  un flujo luminoso de 1.000 Im.

La obtención de los datos para la
construcción de las curvas ISOLUX se hace mediante la
medición de los niveles de iluminancia utilizando un
luxómetro sobre el terreno y haciendo una
cuadrícula sobre el mismo, luego tabulando los resultados
y llevándolos a una hoja de papel milimetrado o aun
software especializado. En la figura 2.17 se puede observar una
curva ISOLUX típica construida para una fuente
isoradiante.

Figura 2.17 Ejemplo de un diagrama de una curva
ISOLUX.

Fuente: Javier García
Fernández, Oriol Boix.

• Curvas ISO K. utilización
  (CU) es utilizando las curvas ISO K (isocoeficiente de
  utilización) de la luminaria seleccionada.

Las curvas ISO K deben ser obtenidas en un laboratorio
fotométrico, utilizando paredes y techos completamente
negros, es decir con factores de reflexión de cero
%.

El procedimiento para utilizar la curva ISO K es similar
al descrito para el uso de las curvas isolux. Se dibuja el
área del local que se desea iluminar a la escala en que
está la curva ISO K dividido por la altura de montaje
respecto al plano de trabajo, para el caso de la curva ISO K de
la Figura 2.18, la escala es 1 m = 40 mm/hm.

Figura 2.18 Curva ISO K de una luminaria
simétrica para uso de alumbrado público.

Fuente: RETILAP.

• Luminancia a distancia. Es
  un diagrama que muestra los niveles de iluminancia de una
  determinada fuente indicando la altura de su montaje, las
  distancias de dispersión horizontal y vertical del haz
  luminoso, el ángulo de dispersión en cada
  dirección y el nivel de luxes en cada distancia
  indicada. Es muy usado pues su lectura es mucho más
  fácil que la de los dos anteriores y la
  obtención de los datos también es muy
  sencilla.

Se obtienen los datos a partir de distancias
establecidas con un mismo nivel de flujo luminoso o de
iluminancia y sus resultados se dan en candelas o lúmenes.
Estos datos son obtenidos también para diferentes alturas
a partir de la lámpara hasta el nivel del suelo y teniendo
en cuenta las dispersiones horizontal y vertical del
haz.

En la figura 2.19 se puede ver una curva de luminancia a
distancia de tipo comercial con todos los parámetros
mencionados anteriormente resaltados.

Figura 2.19 Curva de iluminancia a distancia de
una lámpara de LED de 29W.

Fuente: Bare Developments Inc.

2.8.2 Trazado de gráficas. Para la
comparación de los niveles de iluminación y la
distancia comparativa de la misma, se utilizaron las
gráficas de iluminancia a distancia y las curvas ISOLUX
para cada una de las lámparas.

La manera en la que se obtuvieron los datos y se
obtuvieron las gráficas de iluminancia fue la
siguiente:

a. Determinación del nivel máximo de
iluminancia a 1.5 ms del nivel del suelo para cada una de las
lámparas.

b. Luego de hallar el máximo, se determinaron las
distancias a partir del centro en las cuales este mismo nivel se
sostuvo.

c. Luego, utilizando una escala de variabilidad de 5
luxes, se procedió a tomar la segunda medida de nivel de
iluminancia y a determinar las distancias a las que se sostienen
los mismos valores.

d. Se tomaron los datos para un valor de iluminancia de
otros 5 luxes de diferencia con la medición anterior y se
consignaron los datos.

e. Se determinó la altura de la luminaria sobre
el poste.

f. Con los datos de distancia e iluminancia obtenidos se
tabuló un archivo en EXCEL y se obtuvo un diagrama radial
en el que se mostraron los datos de cada
lámpara.

g. Con las medidas de distancia y de iluminancia se
realizaron los cálculos para hallar el ángulo de
dispersión del haz tanto vertical como horizontalmente
para cada una de las lámparas y con la herramienta de
EXCEL se diagramaron estos datos.

h. En las figuras 2.20 a 2.23 se pueden apreciar los
datos obtenidos para cada una de las lámparas.

Figura 2.20 Curva de iluminancia a distancia para
una lámpara de LED de 29W.

Fuente: Autor.

Figura 2.21 Curva de iluminancia a distancia para
una lámpara de vapor de sodio de alta presión de
70W.

Fuente: Autor.

Figura 2.22 Curva ISOLUX para una lámpara
de LED de 29W.

Fuente: Autor.

Figura 2.23 Curva ISOLUX para una lámpara
de vapor de sodio de alta presión de 70W.

Fuente: Autor.

Según podemos ver de acuerdo a las curvas ISOLUX
y a las gráficas de iluminancia a distancia, las
lámparas de ambas tecnologías presentan un
rendimiento bastante parecido en cuanto a nivel de
iluminación y distancia de cobertura. En cuanto al
ángulo de cobertura, es un poco mayor el de las
lámparas de vapor de sodio pero, en cuanto lo
demás, las dos tecnologías presentan un datos muy
consistentes en cuanto a su similitud. Los archivos de Excel y
demás datos que se usaron para la obtención de las
gráficas se relacionan en el ANEXO H.

2.9 COSTOS DE INSTALACIÓN

Los costos de la instalación para cada una de las
tecnologías involucradas en el estudio están
discriminados acá según el costo de los elementos
que las componen y no involucran los costos de transporte y de
personal necesario para la misma instalación. Esto
último debido a que estos costos son costos operacionales
normales de INFIBAGUÉ que es la institución que se
encarga del alumbrado y de todo lo que tiene que ver con
ello.

2.9.1 Discriminación de costos. Los datos
que se muestran en este ítem son dados para un cambio
supuesto o instalación del total de las luminarias de 70W
o equivalentes en la ciudad de Ibagué. Dentro de ellos se
involucran los principales elementos que permitan el
funcionamiento de las luminarias. Como se mencionó en el
punto anterior, no se involucran los costos de personal ni de
transporte necesarios para la instalación. Tampoco se
tienen en cuenta para los costos de instalación de las
lámparas los siguientes elementos:

– Brazo de la luminaria horizontal.

– Cinta band-it.

– Hebillas para cinta band-it.

– Poste.

– Fusible de estaño.

– Portafusible.

– Cable de cobre aislado.

Estos elementos no se involucran debido a que hacen
parte del equipamiento necesario de las cuadrillas de
INFIBAGUÉ y por lo tanto entra dentro del presupuesto
anual de la institución.

Estos valores fueron obtenidos de los valores de
licitación para alumbrado público de vapor de sodio
de marzo de 2011 brindados por INFIBAGUÉ, por parte del
ingeniero Luis Enrique Ascencio, director de alumbrado
público. Los datos de las lámparas de LED fueron
obtenidos de la propuesta de venta de luminarias LED al municipio
de Ibagué, a través de INFIBAGUÉ, dada por
la empresa Megasa Ltda. de Bogotá para junio de 2011. Los
costos involucrados en la instalación de cada una de las
tecnologías se discriminan en las tablas 2.13 y
2.14.