Instal·lacions d'enllumenat exterior
Les instal·lacions d’enllumenat exterior són més que els llums situats als carrers de les ciutats. Hi ha diferents tipus de llums i de làmpades, tot depèn de l’ús que es faci de l’espai a il·luminar. El principi bàsic de disseny de la instal·lació és un nivell en el qual la llum sigui l’adequada per a l’ús previst amb el mínim consum elèctric possible i en unes condicions de seguretat reglamentàries.
Definició
En la secció “Annexos” del web d’aquest mòdul, trobareu la ITC-BT-09 en format PDF.
Les instal·lacions d’enllumenat exterior són, d’acord amb el que estableix la ITC-BT-09, les instal·lacions destinades a il·luminar zones de domini públic o privat, com autopistes, carreteres, carrers, places, parcs, jardins, passos elevats o inferiors per a vehicles o vianants, camins, etc. També s’inclouen les instal·lacions d’enllumenat de cabines telefòniques, dels anuncis publicitaris, del mobiliari urbà, dels monuments i d’altres elements afins, com també els receptors connectats a l’enllumenat exterior.
Així entre les instal·lacions d’enllumenat exterior s’inclouen:
- El mobiliari urbà: mobiliari dotat d’equipament elèctric per a la seva il·luminació o altres necessitats funcionals com són, per exemple, els anuncis publicitaris, les marquesines de les parades d’autobús o de taxi, les cabines telefòniques, els parquímetres, pilons retràctils.
- Els edicles de la via pública: petits edificis a la via amb il·luminació o instal·lació elèctrica com són, per exemple, els quioscos de premsa o de loteria i serveis públics.
- La il·luminació ornamental: l’enllumenat de monuments, façanes o construccions singulars.
- Les balises lluminoses: els suports lluminosos que tenen per funció guiar visualment la circulació de vehicles o vianants com, per exemple, les glorietes, les rotondes, els canvis de direcció, el carril bus i les emergències a la via.
- La senyalització no autònoma del trànsit: com ara els semàfors i els senyals lluminosos de trànsit.
- Altres instal·lacions: com són tots els receptors que connectem a la xarxa d’enllumenat exterior.
D’altra banda, queden exclosos de les instal·lacions d’enllumenat exterior:
- Els semàfors i les balises que són completament autònoms, ja que tenen una connexió de servei totalment independent de la de l’enllumenat.
- Les instal·lacions en piscines i fonts.
- Les instal·lacions elèctriques temporals com les fires, les exposicions i l’enllumenat festiu dels carrers.
- Les instal·lacions d’enllumenat exterior en habitatges unifamiliars amb menys de cinc punts de llum exteriors.
Connexions de servei des de les xarxes de distribució de la companyia subministradora
En la secció “Annexos” del web del mòdul 8 trobareu les ITC-BT-06 i ITC-BT-07 en format PDF.
La connexió de servei pot ser soterrada o aèria, amb cables aïllats, i s’ha de fer segons les prescripcions de la companyia subministradora. En cas de ser aèria, cal que compleixi el que disposa la ITC-BT-06, i si és soterrada s’ha de seguir la ITC-BT-07.
Segons la ITC-BT-06, en una connexió de servei aèria, els conductors han de ser de coure o alumini aïllats. La tensió assignada no ha de ser inferior a 0,6/1 kV amb un recobriment que garanteixi una bona resistència a la intempèrie. La secció mínima permesa és de 16 mm2 en el cas de l’alumini, i 10 mm2 en el cas del coure. Aquest tipus de connexions de servei pot tenir cables posats a la façana o als murs que, en general, han de respectar una distància mínima del terra de 2,5 m, o cables tensats que han de ser a 4 m de terra.
Segons la ITC-BT-07, en una connexió de servei soterrada, els conductors han de ser de coure o d’alumini aïllats. La tensió assignada no ha de ser inferior a 0,6/1 kV. La secció mínima permesa és de 16 mm2 en el cas de l’alumini i 6 mm2 en el del coure. Els cables han d’anar directament enterrats, a no menys de 0,6 m de la vorera ni de 0,8 m de la calçada, o bé en canalitzacions entubades en les quals no s’hi ha d’instal·lar més d’un circuit per tub.
En tots dos casos, la connexió de servei finalitzarà a la caixa general de protecció (CGP) i, a continuació, s’ha de posar l’equip de mesura. El neutre de la instal·lació d’enllumenat exterior s’ha de connectar al neutre de la xarxa de distribució.
Càlcul de la secció dels conductors
Quadre de protecció, mesura i control (QPMC)
Punt en què hi ha el comptador i les proteccions, imposat per la companyia, i, segregat, hi ha un altre apartat amb els comandaments de control com ara els temporitzadors, etc.
Les línies d’alimentació a punts de llum amb làmpades o tubs de descàrrega, han d’estar previstes per a transportar la càrrega deguda als receptors, als seus elements associats, als corrents harmònics, d’engegada i de desequilibri entre fases. Així doncs, la potència aparent mínima, expressada en VA, es considerarà que és 1,8 vegades la potència en watts de les làmpades o els tubs. Utilitzarem per al càlcul la potència nominal de les làmpades.
Els punts de llum...
…en els circuits trifàsics s’han repartir de la manera més equilibrada possible entre les tres fases.
El factor de potència de cada punt de llum s’ha de corregir fins a assolir un valor que sigui com a mínim 0,9. La caiguda de tensió màxima entre el quadre de protecció, mesura i control (QPMC) i qualsevol punt de la instal·lació serà més petit o igual al 3%.
El càlcul de la secció mínima normalitzada d’un cable està determinat pel compliment simultani dels criteris d’intensitat màxima admissible (per calor), de caiguda de tensió i de corrent de curtcircuit. En el cas que ens ocupa, el que acostuma a ser determinant és el criteri de la caiguda de tensió. La limitació del 3% es deu al fet que cal assegurar l’encesa i el funcionament de les làmpades de descàrrega.
Fórmules per calcular la secció mínima
Les fórmules que permeten calcular la secció mínima complint amb el criteri de la caiguda de tensió són:
En el cas dels receptors monofàsics
En el cas dels receptors trifàsics
En què S és la secció del conductor expressada en mm2; P és la potència expressada en watts (W); L és la longitud de la línia expressada en metres (m); γ és la conductivitat expressada en m/Ωmm2; e és la caiguda de tensió expressada en volts (V); U és la tensió nominal de la línia expressada en volts (V) [400 V si és trifàsica o 230 V si és monofàsica]; I és el corrent expressat en amperes (A).
Els diferents valors de la intensitat màxima per a conductors de coure en instal·lacions soterrades els trobareu en la taula. La taula, en canvi, mostra els valors de la intensitat en instal·lacions aèries.
Terna de cables unipolars (1) (2) | 1 cable tripolar o tetrapolar (3) | |||
---|---|---|---|---|
Secció nominal | Tipus d’aïllament | |||
mm2 | XLPE | PVC | XLPE | PVC |
6 | 58 | 50 | 53 | 45 |
10 | 77 | 68 | 70 | 60 |
16 | 100 | 88 | 92 | 78 |
25 | 128 | 112 | 120 | 100 |
35 | 152 | 136 | 144 | 120 |
Nombre de conductors per secció | Intensitat màxima en A | |
---|---|---|
(mm2) | Posada en façana | Estesa amb fiador d’acer |
2 × 4 Cu | 45 | 50 |
4 × 4 Cu | 37 | 41 |
2 × 6 Cu | 57 | 63 |
4 × 6 Cu | 47 | 52 |
2 × 10 Cu | 77 | 85 |
4 × 10 Cu | 65 | 72 |
4 × 16 Cu | 86 | 95 |
Exemple de càlcul de la secció mínima
Tenim una instal·lació d’enllumenat exterior amb 30 làmpades de vapor de mercuri de 125 W, cos φ 0,95 cada una a 230 V. La longitud màxima és de 52 m de cable de coure. Calculeu:
Potència total: 30 làmpades de 125 W fa una potència de 3.750 W. Atès que són làmpades de descàrrega cal multiplicar aquest valor per 1,8 i d’aquesta manera s’obté 6.750 W, que serà la potència total.
Intensitat total:
Secció mínima deguda a la caiguda de tensió:
amb una caiguda de tensió màxima admissible del 3%:
La conductivitat γ del coure a 20 °C és 56, d’aquesta manera la secció dels conductors segons la taula que suporta 30,9 A i és superior a 7,9 mm2 ha de tenir 10 mm2.
Eficiència energètica
L'estabilitzador, ...
…conegut també comunament amb el nom de reactància, és un equip que serveix per mantenir un flux de corrent estable en llums de descàrrega de gas, tant en un tub fluorescent com en una làmpada de vapor de sodi, una d’halur metàl·lic o una de vapor de mercuri.
Amb la finalitat d’un estalvi energètic més eficient, i sempre que sigui possible, les instal·lacions d’enllumenat públic s’han de projectar amb diferents nivells d’il·luminació, de manera que els nivells de llum puguin minvar durant les hores en què n’hi ha menys necessitat.
Aquest objectiu es pot aconseguir amb l’ús d’estabilitzadors per doble nivell de potència o reguladors estabilitzadors a la capçalera de la línia.
En vies amb trànsit, a zones de vianants, places i altres indrets similars es poden reduir els nivells lluminosos a certes hores de la nit, garantint en tot cas, però, la seguretat dels usuaris. En canvi, en zones crítiques amb un nivell alt d’accidentalitat és recomanable no fer aquests canvis de nivell.
Un altre mètode d’estalvi en el cas de l’enllumenat ornamental de façanes, monuments, anuncis lluminosos, espais esportius i altres espais similars consisteix a establir cicles de funcionament. En certes hores del dia estarà encès i en d’altres, restarà apagat, i per aconseguir-ho s’han de fer servir rellotges programables en cicles diaris, setmanals, mensuals o anuals.
Reduir l'augment de consum a la nit
A la nit es donen sobretensions en la xarxa que arriben a assolir valors d’un 10%. Aquest fet produeix un augment del consum d’enllumenat que oscil·la entre un 12% i un 27%. Amb un estabilitzador de tensió es pot evitar aquesta pèrdua. També cal destacar que aquestes sobretensions escurcen la vida útil de les làmpades en més d’un 50% en el cas de les de sodi d’alta pressió.
Regulació del flux lluminós en diferents làmpades utilitzades en l’enllumenat públic:
- Vapor de sodi a alta pressió. No té problemes d’apagada, però el rendiment lumínic baixa molt per sota del 20% de la tensió nominal.
- Vapor de mercuri. Té problemes d’apagada a mesura que les làmpades envelleixen. No s’ha de disminuir més d’un 10% la tensió nominal.
- Halogenurs metàl·lics. No s’han de regular.
Quadres de protecció, mesura i control
Les línies d’alimentació als punts de llum i de control han de tenir l’origen en un quadre de protecció i control (QPC). Les línies s’han de protegir individualment amb tall omnipolar, dins el quadre, de sobreintensitats i corrents de defecte a terra, com també de sobretensions quan els equips ho necessitin.
En les situacions en què sigui necessari per les caracterítiques pròpies de la instal·lació, es podran emprar interruptors diferencials automàtics, i tindran un corrent de defecte màxim de 300 mA. La resistència de la presa de terra serà com a màxim de 30 Ω. Tot i això, es pot admetre la utilització dels interruptors diferencials de corrent màxim de 0,5 A i d’1 A sempre que la resistència de posada a terra sigui inferior a 5 Ω i 1 Ω, respectivament.
Un interruptor manual necessari
Cal tenir en compte que si el sistema d’encesa de l’enllumenat es fa amb interruptors horaris, és a dir, els interruptors horaris que comanden l’obertura i el tancament automàtics d’un circuit segons una programació horària, desada en la memòria i establerta per l’usuari, o amb interruptors fotoelèctrics, és a dir, els interruptors amb els quals es comanda l’obertura i el tancament automàtics d’un circuit segons el nivell de llum ambiental, també cal disposar d’un interruptor manual que permeti accionar el sistema amb independència d’aquests dos dispositius esmentats.
L’envolupant del quadre ha de proporcionar un grau de protecció mínima IP55 i IK10, i ha de disposar d’un tancament que permeti un accés exclusiu al personal autoritzat. La porta d’accés ha d’estar col·locada a una alçària que pot oscil·lar entre 2 m i 0,3 m. Els elements de mesura han d’estar en un mòdul independent (vegeu la figura) i les parts metàl·liques del quadre han d’anar connectades a terra.
Xarxes d'alimentació: tipus, sistemes d'instal·lació i materials emprats
La manera com l’energia arriba a la nostra instal·lació pot variar segons el cas. Bàsicament pot venir per via aèria o de manera soterrada. En cada cas les característiques dels cables varien perquè la dissipació de calor no és igual a l’aire que a sota terra.
Cables
Els cables han de ser multipolars o unipolars amb conductors de coure i tensions nominals de 0,6/1 kV. Es poden utilitzar conductors d’alumini sempre que es prenguin les precaucions adequades en la instal·lació.
En tots els casos els cables o els conductors han de ser aïllats, per la qual cosa no es permeten les xarxes aèries amb conductors nus, com les que s’autoritzaven en l’RBT 1973.
El conductor de neutre de cada circuit originat al quadre no pot ser utilitzat per cap altre circuit.
Tipus de xarxes d'alimentació, sistemes d'instal·lació i materials emprats
Els tipus principals de xarxes d’alimentació són les xarxes subterrànies, les xarxes aèries i les xarxes de control i auxiliars.
Xarxes subterrànies. En aquest tipus de xarxes es fan servir sistemes i materials anàlegs als de les xarxes subterrànies de distribució regulades a la ITC-BT-07. Els cables han de tenir les característiques que especifica l’UNE 21123, i han d’anar, en aquest cas, entubats.
Els tubs per a les canalitzacions subterrànies han de ser els que indica la ITC-BT-21 i poden anar col·locats en una rasa amb formigó o no. Quan van amb formigó, el grau de resistència a l’impacte ha de ser lleuger d’acord amb allò que estableix l’UNE-EN 50.086. Els tubs han d’anar soterrats a una profunditat mínima de 0,4 m respecte al nivell del terra i mesurada des de la cota inferior del tub. Els tubs han de tenir un diàmetre interior no inferior a 60 mm.
Compte!
Cal col·locar una cinta de senyalització que adverteixi de la presència de cables d’enllumenat públic. La cinta ha d’estar situada a una distància mínima del terra de 0,10 m, i a 0,25 m per sobre del tub.
En els encreuaments de paviments, la canalització, a més d’anar entubada, ha de ser formigonada i s’hi ha d’instal·lar un tub de reserva com a mínim.
La secció mínima en el cas dels conductors dels cables, el neutre inclòs, ha de ser de 6 mm2. En distribucions trifàsiques tetrapolars, per a conductors de fase de secció superior a 6 mm2, la secció del neutre ha de ser conforme a allò que indica taula de la ITC-BT-07 (taula).
Atesa la problemàtica que les làmpades de descàrrega i l’equip auxiliar associat presenten pel que fa als harmònics i les intensitats de neutre, es recomana que, en aquestes instal·lacions, la secció del conductor del neutre sigui la mateixa que la secció de fase.
Els empalmaments i les derivacions s’han de fer en caixes de borns adequades, col·locades a dins els suports dels llums, i situades a una alçària mínima de 0,3 m del nivell del terra o a dins una arqueta registrable, que garanteixi, en tots dos casos, la continuïtat, l’aïllament i l’estanquitat del conductor.
Xarxes aèries i distàncies a terra
El règim de distàncies a terra, a les finestres, les terrasses, els balcons i d’altres elements arquitectònics, com també les condicions per a encreuaments i paral·lelismes en les xarxes aèries s’ha d’ajustar a allò que estableix la ITC-BT-06.
Xarxes aèries. En les xarxes d’aquest tipus, s’han de muntar els sistemes i s’han fer servir els materials adequats per a les xarxes aèries aïllades que descriu la ITC-BT-06. Les xarxes aèries poden estar formades per cables posats a façanes o tensats sobre suports. En el cas de les xarxes aèries tensades sobre suports, els cables han de ser autoportants amb neutre fiador o amb fiador d’acer.
La secció mínima que han de tenir tots els conductors, el neutre inclòs, és de 4 mm2. En distribucions trifàsiques tetrapolars amb conductors de fase de secció superior a 10 mm2, la secció del neutre ha de ser, com a mínim, la meitat de la secció de la fase. En cas que vagin sobre suports comuns amb els d’una xarxa de distribució, l’estesa dels cables de l’enllumenat ha de ser independent de l’altra xarxa.
Xarxes de control i auxiliars. En el cas d’aquest tipus de xarxes cal fer servir sistemes i materials similars als indicats en el cas dels circuits d’alimentació. Els conductors han de tenir una secció mínima de 2,5 mm2.
Suports dels llums
Els llums s’han d’instal·lar seguint la normativa vigent, per garantir-ne la seguretat i un bon ús. Cal que els envolupants suportin àmpliament les condicions ambientals com ara la pluja, les variacions de temperatura o els xocs fortuïts entre d’altres.
Tot seguit trobareu comentades les característiques d’aquests suports i, en acabat, els aspectes que cal tenir en compte en tota instal·lació elèctrica a l’interior dels suports dels llums.
Característiques dels suports dels llums
Els suports dels llum en l’enllumenat exterior s’han d’ajustar a la normativa vigent. Han de ser fets de materials resistents a les accions de la intempèrie o han d’estar protegits adequadament contra l’acció dels elements i, en tot cas, no han de permetre l’entrada d’aigua de pluja ni l’acumulació d’aigua per condensació.
Els suports, els ancoratges i els fonaments han de ser dimensionats de manera que puguin resistir les necessitats mecàniques, i han de tenir particularment en compte l’acció del vent, amb un coeficient de seguretat no inferior a 2,5, prenent en consideració també els llums complets i instal·lats al suport.
La porta només s’ha de poder obrir mitjançant unes eines adequades i, si és metàl·lica, ha de disposar d’un born de terra.
Els suports que ho necessitin, hauran de tenir una obertura de dimensions adequades a l’equip elèctric perquè sigui possible accedir als elements de protecció i maniobra. La part inferior de l’obertura haurà d’estar situada, como mínim, a 0,30 m del terra, i haurà de tenir una porta amb un grau de protecció IP 44 d’acord amb el que estableix l’UNE 20.324 (EN 60529) i un IK10 d’acord amb el que estableix l’UNE-EN 50.102.
Compte!
Quan per la seva situació o dimensions, les columnes fixades o incorporades a obres de fàbrica no permetin la instal·lació dels elements de protecció i maniobra a la base, aquests s’han de poder col·locar a la part superior, en un lloc adequat o a l’interior de l’obra de fàbrica.
Instal·lació elèctrica als suports dels llums
A l’hora de fer la instal·lació elèctrica a l’interior dels suports cal respectar els aspectes següents:
- Els conductors han de ser de coure.
- Els conductors han de tenir una secció mínima de 2,5 mm2 i una tensió nominal mínima de 0,6/1 kV.
- No hi ha d’haver entroncaments a l’interior dels suports.
- En els punts d’entrada dels cables a l’interior dels suports, els cables han de tenir una protecció suplementària de material aïllant mitjançant la prolongació del tub o un altre sistema que ho garanteixi.
- La connexió als terminals, ha de ser feta de manera que no exerceixi cap esforç de tracció sobre els conductors.
- Per a les connexions dels conductors de la xarxa amb els del suport, s’han d’utilitzar elements de derivació que continguin els borns apropiats, en nombre i tipus, com també els elements de protecció necessaris per al punt de llum.
Els llums: classificació, característiques, instal·lació elèctrica i equips auxiliars
Hi ha molts tipus de làmpades i llums, i cada cas requereix l’ús del més adequat. Tot seguit trobareu descrites les característiques, la instal·lació elèctrica de llums suspesos, les parts i els equips auxiliars dels llums, com també la classificació dels llums segons el grau de protecció elèctrica, l’emissió del flux lluminós i les característiques mecàniques, com també els tipus de làmpades i els llums de LED.
Característiques dels llums
Els llums utilitzats en l’enllumenat exterior han de ser conformes a la norma UNE-EN 60.598-2-3 i, en el cas de projectors d’exterior, han de complir la norma UNE-EN 60.598-2-5.
llum o llumenera
Un llum o llumenera és l’aparell d’il·luminació destinat a repartir, filtrar o transformar la llum de les làmpades, i que comprèn, amb l’exclusió de les làmpades, tots els elements necessaris per a fixar i protegir les dites làmpades, ultra els dispositius de connexió al circuit d’alimentació.
Font: Termcat.
De qui és la responsabilitat de complir la normativa vigent? Cal tenir en compte que si és el fabricant qui subministra el llum i el projector amb els equips auxiliars (balast, engegada i condensador) incorporats, el responsable del compliment de la normativa sobre llums és el fabricant.
Quan, en canvi, el llum, dotat d’espai per allotjar l’equip auxiliar, i el projector siguin subministrats sense equipament elèctric (estabilitzador, engegada i condensador), l’instal·lador serà el responsable de la utilització i la connexió adequades d’aquests equips de manera que es garanteixi el compliment dels requisits inclosos en la norma sobre llums del conjunt complet. Per això, cal seguir amb molta cura les instruccions proporcionades pel fabricant de l’envolupant del llum, sobretot les instruccions relatives als escalfaments i la protecció contra els xocs elèctrics, com també en el tipus i la potència de llum màxima a instal·lar en els llums.
Graus de protecció IP-IK
Els llums i els receptors es classifiquen segons el grau de protecció contra la pols, els líquids i els cops. En aquestes classificacions, d’acord amb les normes nacionals (UNE EN 20324) i internacionals, els receptors es designen per les lletres IP seguides de tres dígits.
La primera xifra va des del 0 (sense protecció) al 6 (protecció màxima) i indica el grau de protecció contra l’entrada de pols i cossos sòlids en el component. La segona xifra va de 0 a 8 i indica el grau de protecció contra la penetració de líquids. Finalment, la tercera xifra dóna el grau de resistència als xocs (IK). Vegeu la taula.
Primera xifra | Segona xifra | Tercera xifra | |||
---|---|---|---|---|---|
Protecció de cossos sòlids IP | Protecció de cossos líquids IP | Protecció mecànica IK | |||
0 | Sense protecció | 0 | Sense protecció | 0 | Sense protecció |
1 | Protegida contra cossos més grans de 50 mm | 1 | Protegida contra la caiguda vertical de gotes d’aigua | 1 | Energia de xoc: 0,15 joules (0,2 kg a 70 mm) |
2 | Protegida contra cossos més grans de 12 mm | 2 | Protegida contra la caiguda vertical de gotes d’aigua amb una inclinació màxima de 15° | 2 | Energia de xoc: 0,2 joules (0,2 kg a 100 mm) |
3 | Protegida contra cossos més grans de 2,5 mm | 3 | Protegida contra pluja fina (polvoritzada) | 3 | Energia de xoc: 0,35 joules (0,2 kg a 175 mm) |
4 | Protegida contra cossos més grans d’1 mm | 4 | Protegida contra projeccions d’aigua | 4 | Energia de xoc: 0,5 joules (0,2 kg a 250 mm) |
5 | Protegida contra la penetració de pols | 5 | Protegida contra dolls d’aigua | 5 | Energia de xoc: 0,7 joules (0,2 kg a 350 mm) |
6 | Totalment estanca | 6 | Protegida contra forts dolls d’aigua o contra mar amb un fort onatge | 6 | Energia de xoc: 1 joule (0,5 kg a 200 mm) |
7 | Protegida contra els efectes de la immersió | 7 | Energia de xoc: 2 joules (0,5 kg a 400 mm) | ||
8 | Protegida contra la immersió prolongada | 8 | Energia de xoc: 5 joules (1,7 kg a 295 mm) | ||
9 | Energia de xoc: 10 joules (5 kg a 200 mm) | ||||
10 | Energia de xoc: 20 joules (5 kg a 400 mm) |
Els llums utilitzats en l’enllumenat exterior han de tenir com a mínim un grau de protecció IP23.
Com a cas particular, en ambients amb contaminació o en què hi ha components corrosius (zones industrials, urbanes, costes, etc.) i amb la finalitat de mantenir-ne el rendiment, és recomanable que els llums tinguin els graus de protecció següents:
- IP66 per al compartiment òptic
- IP44 per a l’allotjament de l’equip auxiliar
Instal·lació elèctrica de llums suspesos
La connexió es fa mitjançant cables flexibles, que penetrin en el llum amb la folgança suficient per evitar que les possibles oscil·lacions del llum provoquin esforços perjudicials en els cables i en els terminals de connexió, per la qual cosa cal fer servir dispositius que no disminueixen el grau de protecció IP X3 del llum d’acord amb tot allò que estableix l’UNE EN 20.324.
La suspensió dels llums es fa mitjançant cables d’acer protegit contra la corrosió, d’una secció suficient perquè tinguin una resistència mecànica amb un coeficient de seguretat no inferior a 3,5. L’altura mínima sobre el nivell del terra serà de 6 m.
Els llums presenten aquestes diferents parts i equips auxiliars:
- Armadura o carcassa: és l’element físic mínim que serveix de suport i delimita el volum del llum que conté tots els seus elements.
- Equips auxiliars poden ser, segons el tipus de làmpada, aquests:
- Incandescents normals sense elements auxiliars, els quals al seu torn poden ser:
- Halògens d’alt voltatge a la tensió normal de la xarxa, o de baix voltatge amb transformador o font d’alimentació electrònica.
- Fluorescents, amb reactàncies o estabilitzadors, condensadors i conjunts electrònics d’encesa i control.
- De descàrrega, amb reactàncies o estabilitzadors, condensadors i conjunts electrònics d’encesa i control.
- Reflectors: són determinades superfícies a l’interior del llum que modelen la forma i la direcció del flux lluminós. En funció de com s’emeti la radiació lluminosa, els reflectors poden ser:
- Simètrics o asimètrics.
- Freds (amb reflectors dicroics) o normals.
- Concentradors (feix estret menor de 20°)
- Difusors (feix ample entre 20° i 40°; feix molt ample més gran de 40°).
- Especulars (amb dispersió lluminosa escassa) o no especulars (amb dispersió de flux).
- Difusors: elements de tancament o recobriment del llum en la direcció de la radiació lluminosa. Els tipus més comuns de difusors són:
- Òpal llis (blanc) o prismàtic (metacrilat translúcid)
- Reticular (amb influència directa sobre l’angle d’apantallament)
- Especular o no especular (amb propietats similars a les dels reflectors)
- Filtres: en una possible combinació amb els difusors serveixen per potenciar o reduir determinades característiques de la radiació lluminosa.
Els llums es poden classificar segons el grau de protecció elèctrica, d’aquesta manera:
- Classe 0: aïllament normal sense presa de terra.
- Classe 1: aïllament normal amb presa de terra.
- Classe 2: doble aïllament sense presa de terra.
- Classe 3: llums per connectar-los a circuits de molt baixa tensió, sense circuits interns o externs que operin a diferents tensions.
Si, en canvi, es pren en consideració l’emissió del flux lluminós total distribuït por sobre i per sota del pla horitzontal, els llums es classifiquen en els diferents tipus que mostra la figura.
Làmpades d'incandescència i de descàrrega
Les làmpades són els elements o dispositius artificials construïts amb la finalitat de produir llum. Actualment, en el mercat hi ha una gran varietat de làmpades, amb diferents característiques i funcionaments. La tecnologia més antiga i que s’extingirà perquè té potències altes és la tecnologia d’incandescència en buit de baix rendiment i els fluorescents sense components ni tecnologies d’eficiència energètica.
Làmpades d'incandescència
Aquest tipus de làmpades estan formades per un fil de tungstè (wolframi) que s’escalfa per l’efecte Joule i assoleix temperatures tan elevades que comença a emetre llum visible. Per evitar que el filament es cremi en contacte amb l’aire, el fil de tungstè es col·loca a l’interior d’una carcassa de vidre, que l’envolta, i a dins de la qual s’ha fet el buit. En altres casos, aquesta carcassa s’ha omplert amb un gas. El conjunt que constitueix la làmpada d’incandescència es completa amb uns elements que fan la funció de suport i de conducció del corrent elèctric, com també un casquet (o rosca), d’una tipologia normalitzada, el qual serveix per connectar la làmpada al llum elèctric (figura).
Làmpades de descàrrega
És un tipus de làmpada més eficient que les làmpades d’incandescència. La llum emesa s’aconsegueix per excitació d’un gas sotmès a descàrregues elèctriques entre dos elèctrodes. Segons el gas contingut en la làmpada i la pressió a la qual estigui sotmesa en tindrem diferents tipus, cadascuna amb característiques lluminoses pròpies. Vegem-ne els diferents tipus:
- Làmpades fluorescents. Les làmpades fluorescents es caracteritzen perquè no tenen una ampolla exterior i estan formades per un tub, el qual té un diàmetre normalitzat i una forma habitualment cilíndrica, i està tancat per cada extrem amb un casquet que du dos contactes on s’allotgen els elèctrodes (figura). El tub de descàrrega està ple de vapor de mercuri a baixa pressió i una petita quantitat d’un gas inert que serveix per facilitar l’encesa i controlar la descàrrega d’electrons. Per funcionar amb normalitat, els fluorescents necessiten uns elements auxiliars. Així, per limitar el corrent que travessa el tub de descàrrega es fa servir l’estabilitzador, i pel que fa a l’engegada hi ha diverses possibilitats que es poden resumir en els tipus següents:
- Engegada amb encebador. En aquest cas, l’encebador serveix per escalfar els elèctrodes abans de sotmetre’ls a la tensió d’engegada.
- Engegada sense encebador. Aquest cas és el característic tant dels tubs d’engegada ràpida, en els quals els elèctrodes s’escalfen contínuament, com dels tubs d’engegada instantània, en els quals la ignició s’aconsegueix aplicant-hi una tensió elevada.
Les làmpades fluorescents compactes
Des de fa ja unes dècades, hi ha el que anomenem làmpades fluorescents compactes, que porten incorporat l’estabilitzador i l’encebador.
Es tracta de làmpades petites amb casquet de rosca o de baioneta, que han estat pensades per a substituir les làmpades incandescents, ja que permeten un estalvi d’energia de fins al 70% i ofereixen unes bones prestacions.
- Làmpades de vapor de mercuri a alta pressió. A partir d’un tub fluorescent, a mesura que la pressió del vapor de mercuri augmenta a l’interior del tub de descàrrega, la radiació ultraviolada característica del llum a baixa pressió perd importància respecte a les emissions a la zona visible. Els models més habituals d’aquest tipus de làmpades tenen una tensió d’encesa que va dels 150 V als 180 V, la qual permet connectar-les a la xarxa de 230 V sense necessitat d’elements auxiliars. Per encendre la làmpada es recorre a un elèctrode auxiliar proper a un dels elèctrodes principals, el qual ionitza el gas inert que hi ha al tub, i d’aquesta manera facilita l’inici de la descàrrega entre els elèctrodes principals. A continuació, s’inicia un període transitori que dura uns quatre minuts i es caracteritza perquè la llum passa d’un to violeta a un altre de blanc blavós. En aquest període de transició es produeix la vaporització del mercuri i un increment progressiu tant de la pressió del vapor com del flux lluminós fins a assolir els valors normals. Si en aquests moments s’apagués el llum, no seria possible tornar-lo a encendre fins que el tub s’hagués refredat, ja que l’alta pressió del mercuri al seu interior faria necessària una tensió de ruptura molt alta (figura).
- Làmpades de llum de mescla. Les làmpades de llum de mescla són una combinació de làmpada de mercuri a alta pressió amb una làmpada incandescent, que, habitualment, porta un recobriment fosforescent. El resultat d’aquesta barreja és la superposició, a l’espectre del mercuri, de l’espectre continu característic de la làmpada incandescent i les radiacions vermelles provinents de la fosforescència. Aquest tipus de làmpades ofereix una bona reproducció del color i té una durada que està limitada pel temps de vida del filament, que n’és la causa principal de fallada. Una particularitat d’aquestes làmpades és que no necessiten estabilitzador, ja que el propi filament actua com a estabilitzador del corrent. Això les fa adequades per substituir les làmpades incandescents sense necessitat de modificar les instal·lacions (figura).
- Halogenurs metàl·lics. Quan al tub de descàrrega s’afegeixen iodurs metàl·lics (sodi, indi, etc.) s’aconsegueix millorar considerablement la capacitat de reproduir el color del llum de vapor de mercuri. Cadascuna d’aquestes substàncies aporta noves línies a l’espectre, com ara el sodi que, per exemple, aporta el groc; el tal·li, el verd; i l’indi, el vermell i el blau. L’encesa es fa al llarg d’un període de temps d’uns deu minuts, que és el temps necessari fins que la descàrrega s’arriba a estabilitzar. El funcionament de les làmpades d’halogenurs metàl·lics necessita un dispositiu especial d’encesa, ja que les tensions d’engegada són molt elevades, entre 1.500 V i 5.000 V. Les excel·lents prestacions cromàtiques la fan adequada per a la il·luminació d’espais esportius, per a retransmissions de televisió, per a estudis de cinema i per a projectors entre d’altres coses (figura).
- Làmpades de vapor de sodi a baixa pressió. La descàrrega elèctrica en un tub amb vapor de sodi a baixa pressió produeix una radiació monocromàtica característica formada per dues ratlles en l’espectre –589 nm i 589,6 nm– molt properes. La radiació emesa, de color groc, té un valor molt proper al llindar màxim de sensibilitat de l’ull humà, el qual és de 555 nm. Per aquesta raó, l’eficàcia d’aquestes làmpades és molt elevada, entre 160 lm/W i 180 lm/W (taula). Entre els altres avantatges que ofereix aquesta làmpada de vapor de sodi, permet una gran comoditat i agudesa visual, a més d’una bona percepció dels contrastos. Per contra, la reproducció de colors i el rendiment en color d’aquestes làmpades són molt dolents perquè es tracta d’una llum monocromàtica que fa impossible distingir els colors dels objectes. La vida mitjana d’aquestes làmpades és molt gran, d’unes 15.000 hores, i la depreciació de flux lluminós que pateixen al llarg de la seva vida és molt baixa, la qual cosa fa que la seva vida útil se situï a l’entorn de les 6.000 i 8.000 hores (taula). Tot això, juntament amb la seva alta eficiència i els avantatges visuals que ofereix, fan que la utilització de les làmpades de vapor de sodi a baixa pressió sigui molt adequada en l’enllumenat públic (figura).
L'encesa a les làmpades de sodi
El temps d’engegada d’un llum d’aquest tipus és d’uns deu minuts, el temps que necessita la descàrrega al tub en una barreja de gasos inerts (neó i argó) des que s’inicia fins que es vaporitza tot el sodi i comença a emetre llum. Físicament això es correspon amb el pas d’una llum vermella (pròpia del neó) a la groga característica del sodi. Aquesta manera de procedir permet reduir la tensió d’encesa.
- Vapor de sodi d’alta pressió. Els llums de vapor de sodi a alta pressió tenen una distribució espectral que inclou gairebé tot l’espectre visible i fan una llum blanca daurada molt més agradable que la dels llums de baixa pressió. Això fa que tinguin un rendiment en color i una capacitat per reproduir els colors molt millors que els de les làmpades a baixa pressió. Però aquestes millores s’aconsegueixen a força de sacrificar eficàcia, la qual tot i això té un valor que ronda els 130 lm/W i continua essent un valor alt en comparació amb el d’altres tipus de llums. Les condicions de funcionament són molt exigents a causa de les altes temperatures (1.000 °C), la pressió i les agressions químiques produïdes pel sodi i que ha de suportar el tub de descàrrega. Al seu interior hi ha una barreja de sodi, vapor de mercuri que actua com a amortidor de la descàrrega i xenó, un gas noble molt pesat que serveix per facilitar l’engegada i reduir les pèrdues tèrmiques. El tub està envoltat per una ampolla en la qual s’ha fet el buit. Les tensions d’encesa d’aquestes làmpades són molt elevades i el temps d’engegada, en canvi, és molt breu (figura).
Rendiment i usos dels llums de vapor de sodi a alta pressió
Les làmpades de vapor de sodi a alta pressió assoleixen una vida mitjana que ronda les 20.000 hores i una vida útil d’entre 8.000 i 12.000 hores. Aquest rendiment de les làmpades de vapor de sodi a alta pressió fa que tinguin molts usos possibles en la il·luminació tant d’interiors com d’exteriors i acostumen a ser molt utilitzades en la il·luminació de naus industrials, en l’enllumenat públic o en la il·luminació decorativa.
Sovint la vida útil d’aquest tipus de làmpades està limitada, a banda de la depreciació del flux, per les fallades degudes a fuites al tub de descàrrega i l’increment progressiu de la tensió d’encesa necessària fins a nivells que n’impedeixen el funcionament correcte.
Tot seguit trobareu un resum de la vida mitjana (taula) dels diferents tipus de làmpades.
Tipus de làmpada | Vida mitjana (hores) |
---|---|
Fluorescent estàndard | 12.500 h |
Llum mescla | 9.000 h |
Mercuri a alta pressió | 25.000 h |
Halogenurs metàl·lics | 11.000 h |
Sodi a baixa pressió | 23.000 h |
Sodi a alta pressió | 23.000 h |
La taula mostra un resum de l’eficàcia de les diferents classes de làmpades de descàrrega.
Tipus de làmpada | Eficàcia sense estabilitzador (lm/W) |
---|---|
Fluorescent estàndard | 38-91 |
Llum mescla | 19-28 |
Mercuri a alta pressió | 40-63 |
Halogenurs metàl·lics | 75-95 |
Sodi a baixa pressió | 100-183 |
Sodi a alta pressió | 70-130 |
Llums amb LED
Fins fa poc la llum que feien les làmpades basades en LED no tenia un color blanc adequat per poder-les utilitzar en substitució d’altres tipus d’il·luminació.
Un díode LED (light emitting diode) és un dispositiu semiconductor que emet llum d’espectre reduït quan se’n polaritza de manera directa la junció PN i és travessat pel corrent elèctric.
El color de la llum LED, que pot variar de l’ultraviolat a l’infraroig, passant per tot l’espectre de la llum visible, depèn del material semiconductor emprat en la construcció del díode.
A hores d’ara ja es disposa de productes que són capaços de substituir les altres làmpades i donar una bona il·luminació, amb un consum energètic més baix. Els llums LED (figura) no necessiten circuits auxiliars, de manera que representen un avantatge respecte a altres tecnologies.
Les característiques principals dels llums amb LED són:
- Tecnologia d’última generació i no és una adaptació de les antigues.
- Per la seva forma de funcionament, converteixen en llum pràcticament tota l’energia que consumeixen.
- En convertir gairebé tota l’energia consumida en llum, produeixen molt poca calor.
- No atreuen insectes.
- No produeixen “sutge”.
- No necessiten manteniment.
- Mantenen el rendiment lluminós per a variacions de freqüència i de tensió d’alimentació de prop del 20%.
- No parpellegen.
- No els afecten els cicles d’encesa i apagada.
- No necessiten “engegar-se”, per la qual cosa tampoc no necessiten circuits especials complexos que consumeixen energia i multipliquen els motius de fallada.
- No necessiten circuits addicionals per aprofitar tota l’energia subministrada per la xarxa elèctrica (tenen un factor de potència > 0,95).
- No requereixen cables especials ni instal·lacions complicades.
- Proporcionen plena lluminositat immediatament sense temps d’estabilització.
- Són immunes a la posició de funcionament.
- Tenen una vida superior a les 50.000 hores amb un rendiment lumínic dins del 80%.
- De mitjana es tarden uns deu minuts a reparar-los o substituir-los.
- Accepten un control senzill de la intensitat lluminosa.
- Són altament resistents als impactes, vibracions i càrregues mecàniques.
- Rendiment lluminós actual (2008) molt alt entorn dels 110 lm/W.
- Amortitzen el preu en poc temps (7.000 hores, menys de dos anys a unes 10 hores diàries).
- Són llums ecològics durant la seva vida operativa.
- Són ecològics en acabar la vida útil, ja que l’alumini, el plàstic i el vidre de què estan fets són separables i reciclables fàcilment.
- Presenten un rendiment de color molt bo i el factor “pupil·la-lúmens” més alt de la indústria.
- Són ideals per a ambients explosius atesa l’absència d’estabilitzadors o generadors i perquè assoleixen temperatures de funcionament molt baixes.
Pel que fa als avantatges principals que ofereixen els llums LED, es resumeixen en el aspectes següents:
- Grandària: a igual lluminositat, un díode LED ocupa menys espai que una bombeta incandescent.
- Lluminositat: els díodes LED són més brillants que una bombeta, i a més, la llum no es concentra en un punt (com passa amb el filament d’una bombeta) sinó que tot el díode brilla per un igual.
- Durada: un díode LED pot durar 50.000 hores, o el que és el mateix, sis anys estant permanentment encès. Això equival a cinquanta vegades més que una bombeta incandescent.
- Consum: un semàfor, per exemple, que substitueixi les bombetes per díodes LED consumirà unes deu vegades menys produint la mateixa lluminositat.
L'eficiència del LED en l'escala pupil·la-lumen
Un llum de sodi a alta pressió pot tenir una eficiència de 140 lm/W, mentre que els llums LED assoleixen els 110 lm/W.
Si tenim, però, en compte una escala corregida en la qual es mesura en funció de la sensibilitat que presenta l’ull de l’ésser humà, una escala que anomenem P-lumen/watt (lúmens de pupil·la/watt), una làmpada de vapor de sodi assolirà un valor de 90 P-lumen/watt i un llum de LED arribarà a uns 210 P-lumen/watt.
Entre les aplicacions dels llums LED (figura), les principals són:
- L’enllumenat públic d’autopistes, avingudes, carrers principals i vies secundàries.
- La il·luminació de túnels, camins i ponts.
- La il·luminació de places d’estacionament, maniobres, descàrrega, molls, etc.
- La il·luminació de carrers i àrees especials en barris privats, clubs, fàbriques, etc.
- La il·luminació a hipermercats, centres comercials, exposicions, etc.
- La il·luminació en ambients explosius.
Esquemes de connexió de diferents tipus de làmpades i equips auxiliars
Ha arribat el moment de mostrar els equips auxiliars necessaris perquè les làmpades es puguin encendre en condicions òptimes. Les làmpades de gas necessiten una tensió alta per poder-se engegar i elements que limitin el corrent un cop ja han començat a il·luminar.
Els equips elèctrics dels punts de llum poden ser de tipus interior o exterior, i la instal·lació ha de ser l’adequada a cada tipus de llum utilitzat.
Equips elèctrics dels punts de llum
Els equips elèctrics per a muntatge exterior han de tenir un grau de protecció mínima IP54, segons l’UNE EN 20.324, i un IK8 segons l’UNE-EN 50.102, i han d’anar muntats a una altura mínima de 2,5 m per sobre del nivell del sòl. Les entrades i sortides dels cables s’han de fer per la part inferior de l’envolupant.
Cada punt de llum ha de tenir compensat individualment el factor de potència perquè sigui igual o superior a 0,90, i ha d’estar protegit així mateix contra sobreintensitats.
Els llums amb làmpades de descàrrega tenen en comú una impedància negativa, la qual cosa representa que la intensitat de corrent subministrat per a una tensió constant es pot incrementar fins a la destrucció del llum. Per aquesta raó, s’ha d’instal·lar un estabilitzador que limiti la intensitat del corrent que flueix pel llum i hi subministri els paràmetres necessaris.
Quan l’estabilitzador és electromagnètic, cal instal·lar associats a ell els condensadors necessaris per corregir el factor de potència. A més, alguns llums amb làmpades de descàrrega necessiten incorporar un engegador perquè proporcioni, en l’instant de l’encesa, l’alta tensió que cal per encebar el corrent d’arc del llum.
Els estabilitzadors electrònics compleixen la missió de limitar la intensitat de corrent, al mateix temps que fan, a l’igual que els engegadors i els condensadors, les funcions de compensació del factor de potència.
Per a la instal·lació de l’equip auxiliar es consideren les dues tipologies existents, és a dir, els equips elèctrics de tipus exterior i els equips elèctrics de tipus interior. Els primers s’utilitzen generalment en instal·lacions d’enllumenat amb punts de llum implantats en façanes o suports, i alimentats mitjançant xarxes aèries posades en murs o tibats sobre suports. En aquest supòsit, es fixen els graus de protecció IP54 i IK08, i s’estableix que aquests equips elèctrics de tipus exterior han d’anar instal·lats a una altura mínima de 2,5 m respecte del nivell del terra. En el cas dels equips elèctrics de tipus interior, en estar instal·lats en l’allotjament d’auxiliars dels mateixos llums, o a l’interior del suport, no s’exigeixen graus de protecció IP i IK, ja que els envolupants on estan situats ja els tenen.
Cada punt de llum ha d’estar protegit contra sobreintensitats (interruptor automàtic o fusible) d’acord amb el que estableix la ITC-BT-22.
Connexió d’equips auxiliars
La figura mostra l’esquema genèric d’estabilitzador en una làmpada de descàrrega.
La figura i figura mostren els diferents tipus d’engegadors electrònics per a làmpades de sodi d’alta pressió i làmpades d’halogenurs metàl·lics:
Superposició. Els polsos d’encesa generats per l’engegador van dirigits exclusivament a la làmpada. La resta de components queden lliures de suportar els polsos d’alta tensió. Són d’ús universal. Es poden usar amb qualsevol estabilitzador comercial (figura).
Paral·lel. Disposa de dos borns que es connecten en paral·lel amb la làmpada. No necessita estabilitzador amb presa intermèdia (figura).
Impulsiu. Necessiten estabilitzadors especials amb presa intermèdia compatible per cada model d’engegador (figura).
Protecció contra contactes directes i indirectes
Els llums han de ser de classe 1 o de classe 2. Les parts metàl·liques accessibles dels suports de llums han d’estar connectades a terra. S’exclouen d’aquesta prescripció les parts metàl·liques que, pel fet de tenir un aïllament doble, no són accessibles al públic en general.
Per accedir a l’interior dels llums instal·lats a una altura inferior a 3 m de terra o en un espai accessible al públic, cal fer ús d’útils especials.
Les parts metàl·liques dels quioscos, marquesines, cabines telefòniques, panells d’anuncis i altres elements del mobiliari urbà, que es trobin a una distància inferior a 2 m de les parts metàl·liques de la instal·lació d’enllumenat exterior i que es puguin tocar simultàniament, han d’estar posades a terra.
Quan siguin de classe 1, els llums hauran d’estar connectats al punt de posada a terra del suport, mitjançant un cable unipolar de coure aïllat, de tensió assignada entre 450 V i 750 V amb recobriment de color verd-groc i una secció mínima de 2,5 mm2.
Tot seguit s’examinen els tres casos següents:
- Mobiliari urbà i edicles en via pública
- Instal·lacions d’enllumenat exteriors particulars
- Protecció de les parts metàl·liques accessibles
Mobiliari urbà i edicles en via pública. En el cas del mobiliari urbà i dels edicles en via pública, dotats d’equipament elèctric, com a mínim d’il·luminació, es recomana que estiguin protegits per un dispositiu diferencial-residual de 30 mA, independentmet de la classe del material elèctric.
L’interruptor diferencial de protecció, generalment, està instal·lat al mateix mobiliari urbà o edicle, al punt de connexió amb la canalització d’alimentació.
El mobiliari urbà i els edicles en via pública, habitualment, s’alimenten mitjançant una derivació de la xarxa d’enllumenat públic, els conductors del qual són, en principi, de secció inferior als d’aquesta xarxa. La protecció contra els curtcircuits s’ha de portar a efecte en el canvi referit de secció dels conductors.
Instal·lacions d’enllumenat exteriors particulars. Aquest tipus d’instal·lacions pot tenir l’origen en una branca de la xarxa de distribució pública de baixa tensió, o bé en una derivació sobre la distribució dels serveis generals de l’immoble. En aquest últim cas s’ha d’establir un circuit independent dels altres circuits de l’immoble (caixa d’escales, garatge, etc.).
La protecció amb interruptor diferencial ha d’estar coordinada amb les condicions de posada a terra de la instal·lació d’acord amb l’esquema TT o TN que correspongui.
Recomanació
Es recomana efectuar la posada a terra de la instal·lació d’enllumenat exterior mitjançant un conductor de protecció (CP) amb aïllament de color verd–groc, incorporat en la mateixa canalització que l’alimentació dels punts de llum.
Les unions o entroncaments d’interconnexió s’han d’executar correctament en caixes de connexió a fi d’assegurar-ne la continuïtat i la bona derivabilitat de les posades a terra.
Protecció de les parts metàl·liques accessibles. L’execució d’una unió equipotencial entre les masses i elements conductors simultàniament accessibles resulta, en general, recomanable en les instal·lacions elèctriques, ja que aquesta connexió equipotencial evita que aparegui la tensió de contacte.
Tanmateix, en les instal·lacions d’enllumenat exterior, la situació i la gran extensió dels elements conductors pot fer que, en alguns casos, l’execució d’aquesta mena d’enllaços equipotencials sigui més perillosa que la seva absència.
Estudi de casos
Cas I: suport d'enllumenat i elements conductors sense equipament elèctric
En aquest cas es considera la situació d’algun element conductor sense equipament elèctric del mobiliari urbà, com s’esdevé en els senyals de trànsit, els panells publicitaris, els bancs públics, les baranes i les tanques, o els pivots de control d’aparcament entre d’altres quan es troben a prop (a una distància igual o inferior a 2 m) d’un suport d’enllumenat exterior.
Com que l’element conductor que pertany al mobiliari urbà no té equipament elèctric, no cal establir una connexió equipotencial (figura), ja que aquests elements conductors del mobiliari urbà, de fet, es troben en el potencial de la terra, per la qual cosa una connexió d’aquesta naturalesa no aportaria seguretat complementària.
Cas II: suport d'enllumenat i mobiliari urbà o edicles amb equipament elèctric
Aquest segon cas correspon a la ubicació, a prop d’un suport d’enllumenat públic (a distància igual o inferior a 2 m), de mobiliari urbà o edicles amb equipament elèctric, com passa amb les cabines telefòniques, marquesines, quioscos, serveis públics, etc.
El mobiliari urbà o l’edicle de la via pública és una massa com el suport (columna o bàcul) d’enllumenat exterior. Aquestes masses s’han d’unir de manera que se n’asseguri l’equipotencialitat (figura).
Així mateix, quan es tracti de dos suports d’enllumenat públic, simultàniament accessibles, és a dir, situats a una distància igual o inferior a 2 m, les seves masses s’han d’unir, de manera que en quedi assegurada l’equipotencialitat.
Protecció contra contactes indirectes
D’acord amb la instrucció complementària ITC-BT-24, hi ha d’haver una coordinació adequada entre l’esquema de connexions a terra de la instal·lació d’enllumenat exterior, i les característiques dels dispositius de protecció.
La protecció contra els contactes indirectes es pot assegurar:
- Mitjançant el tall automàtic de l’alimentació en un temps compatible amb la seguretat de les persones i una tensió de contacte no superior a 24 V. Aquesta primera mesura està lligada a la posada a terra de la instal·lació.
- Executant la instal·lació de manera que tot defecte entre les parts sota tensió i les accessibles sigui improbable i que, per tant, els riscos corresponents puguin ser menyspreats. Aquesta segona mesura requereix la utilització de materials de classe 2.
En els esquemes TT…
…cal seguir tot el que estableix l’apartat 4.1.2 de la ITC-BT-24, considerant 24 V com a límit convencional de la tensió de contacte.
Totes dues mesures es poden combinar, cosa que s’acostuma a fer a la pràctica. Les xarxes de distribució pública de baixa tensió, com és el cas de les instal·lacions d’enllumenat exterior, han de tenir un esquema de connexió TT, en el qual les intensitats de defecte fase-massa o fase-terra poden assolir valors inferiors als de curtcircuit però, tanmateix, poden ser suficients per provocar l’aparició de tensions perilloses.
Elecció i coordinació dels interruptors diferencials. A les instal·lacions d’enllumenat exterior és transcendental l’elecció i la coordinació correcta dels dispositius de protecció contra contactes indirectes, amb la finalitat d’assegurar un equilibri correcte entre la continuïtat en el servei i la seguretat elèctrica.
En tots els casos, la concepció d’una instal·lació d’enllumenat exterior ha de ser tal que, mentre sigui possible, un defecte localitzat no provoqui la interrupció de tot l’enllumenat.
En l’alimentació general respecte a la distribució de les diferents sortides o circuits, l’interruptor diferencial pot ser del tipus “S” o del tipus retardat de temps regulable a fi d’assegurar la selectivitat dels interruptors diferencials eventualment instal·lats aigües avall.
Protecció per utilització d’equips classe 2 o per aïllament equivalent. Aquesta mesura de protecció definida en la ITC-BT-24 consisteix a executar la instal·lació d’enllumenat exterior de tal manera que en quedi exclòs tot risc degut a un defecte de l’aïllament. És a dir, els llums i els materials del circuit d’alimentació s’han de fabricar de la classe 2 o dotar-los, quan es fa l’obra, d’un aïllament suplementari.
De vegades, això no es pot dur a terme en tota l’extensió de la instal·lació d’enllumenat públic, però sí que es pot efectuar a parts concretes com les que tot seguit s’esmenten:
- El conjunt suport amb llum i equip auxiliar: s’admet que el conjunt és de classe 2 quan se satisfan les condicions següents:
- Els llums són de classe 2.
- Canalització interior constituïda per conductors aïllats a l’interior de tubs per a suports amb parts metàl·liques accessibles al públic, exceptuant suports amb envolvents duradors i pràcticament continus de material aïllant, que tanquen totes les parts metàl·liques que són accessibles al públic.
- Els cables s’han de fixar a l’extremitat superior del suport, mitjançant un dispositiu d’armari como els que preveu la norma UNE-EN 60.598-2-3.
- Protecció suplementària de material aïllant per als cables, mitjançant la prolongació del tub o un altre sistema que la garanteixi, en els punts en què els cables entren a l’interior dels suports.
- Aparells instal·lats en una caixa de classe 2.
- Braç amb llum implantat a la façana o suport: el conjunt de llums de classe 2 instal·lat en un braç muntat en una façana, amb protecció situada en una caixa de classe 2, de manera que l’equipament intern de la caixa presenti un grau de protecció IP 2X, quan la tapa sigui oberta, constitueix un conjunt de classe 2. El braç no va unit a terra.
- Alimentació en derivació a un suport.
- Mobiliari urbà i edicles de la via pública amb equipament elèctric.
Cal parar especial atenció en els punts següents:
- L’envolvent aïllant no ha de ser travessat per parts conductores susceptibles de propagar un potencial.
- Les parts accessibles, quan la portella dels suports o les tapes de les caixes siguin obertes, han de tenir, almenys, un grau de protecció IP2X, i si això no és possible s’hi ha d’instal·lar una barrera aïllant per obtenir una protecció equivalent.
Posada a terra
La resistència màxima de posada a terra ha de ser tal que, al llarg de la vida de la instal·lació i en qualsevol època de l’any, no es puguin produir tensions de contacte superiors a 24 V a les parts metàl·liques accessibles de la instal·lació com són, per posar només uns exemples, els suports i els quadres metàl·lics.
La posada a terra dels suports s’ha de fer mitjançant la connexió a una xarxa de terra comuna per a totes les línies que parteixin del mateix quadre de protecció, mesura i control. A les xarxes de terra, s’ha d’instal·lar com a mínim un elèctrode de posada a terra cada cinc suports de llums, i sempre al primer i a l’últim suport de cada línia.
Els conductors de la xarxa de terra que uneixen els elèctrodes han de ser:
- Nus, de coure, de 35 mm2 de secció mínima, si formen part de la mateixa xarxa de terra, en aquest cas han d’anar per fora de les canalitzacions dels cables d’alimentació.
- Aïllats, mitjançant cables de tensió assignada entre 450 V i 750 V, amb recobriment de color verd-groc, amb conductors de coure, de secció mínima de 16 mm2 per a xarxes subterrànies, i d’una secció igual a la dels conductors de fase per a les xarxes posades, en aquest cas han d’anar per l’interior de les canalitzacions dels cables d’alimentació.
Les connexions dels circuits de terra...
…es fan mitjançant terminals, grapes, soldadura o elements apropiats que garanteixin un bon contacte permanent i ben protegit contra la corrosió.
El conductor de protecció que uneix cada suport amb l’elèctrode o amb la xarxa de terra:
- ha de ser un cable unipolar aïllat i de coure;
- ha de tenir una tensió assignada entre 450 V i 750 V;
- ha de tenir una secció mínima de 16 mm2;
- ha de dur un recobriment de color verd-groc.
No sempre cal el color verd-groc.
Quan a les xarxes aèries el conductor de protecció forma part del cable RZ –un cable de tensió assignada de 0,6/1 kV, amb coberta aïllant de polietilè reticulat i conductors de coure cablejats a dretes– no és necessària la coloració verda-groga; en aquest cas el conductor de protecció ha d’estar identificat amb un marcatge apropiat, per exemple, mitjançant el símbol de terra o CP, cada 0,5 m.
La figura presenta un exemple de posades a terra en instal·lacions d’enllumenat públic en esquema TT.
La instal·lació de la posada a terra assegura les funcions següents:
- La protecció de les persones contra els xocs elèctrics
- La protecció dels equipaments contra les sobretensions
Compte!
La xarxa dels conductors d’equipotencialitat i la posada a terra han de presentar una impedància feble per derivar els corrents de defecte.
Posada a terra: conductor nu i conductor de protecció
En els esquemes de la figura i la figura, en les quals no s’han inclòs els conductors actius, es representa la posada a terra mitjançant un cable de coure nu de 35 mm2 de secció mínima (figura) i mitjançant un conductor de protecció (CP) aïllat amb recobriment de color verd-groc (figura).
Tant en la figura com en la figura, els llums de classe 1 han estat units a terra, mentre que en els llums de classe 2 aquesta connexió no s’ha dut a terme.
En la figura el cable de coure nu de 35 mm2 està enterrat directament al terra de la rasa per obtenir la millor conductivitat possible, tot i que el subsòl és heterogeni. La connexió AB és facultativa en l’esquema TT.
En el cas de la figura, la resistència de posada a terra resulta generalment inferior a 5 Ω, encara que el terreny estigui constituït per materials dispersos com, per exemple, farciments compactats. Aquesta solució permet obtenir la resistència més feble de posada a terra, amb l’avantatge d’aconseguir la millor sortida del corrent de fuita.
La figura representa la posada a terra per conductor de protecció (CP) amb recobriment de color verd-groc, que s’ha incorporat en el mateix tub, enterrat a la rasa i a través del qual s’han estès els cables d’alimentació de la xarxa d’enllumenat exterior.
Compte!
La instal·lació de les piques de terra s’ha de fer, tal com ho assenyala el text reglamentari, al primer i últim suport de cada línia i cada cinc suports de llums.
Verificació de la posada en servei d'instal·lacions d'enllumenat exterior
La verificació de les instal·lacions elèctriques abans d’engegar-les, segons expressen tant el nou REBT 2002 com la ITC-BT-05, és una responsabilitat afegida a l’hora de dissenyar i construir aquestes instal·lacions.
La verificació, de caràcter obligatori, consisteix en la comprovació de la seguretat elèctrica de la instal·lació mitjançant verificacions visuals, i la realització d’assajos i mesuraments amb diferents instruments.
En la secció “Annexos” del web del mòdul 8 trobareu la ITC-BT-05 en format PDF.
Les verificacions prèvies a la posada en servei de les instal·lacions han de ser fetes per les empreses instal·ladores que les executin.
Responsabilitats en el manteniment i la modificació de les instal·lacions
També convé aclarir que els titulars de les instal·lacions estan obligats a mantenir-les en bon estat de funcionament i a utilitzar-les d’acord amb les seves característiques i s’han d’abstenir d’intervenir-hi per modificar-les.
Si cal fer modificacions, aquestes les ha d’efectuar un instal·lador autoritzat. Per tant, no tan sols les noves instal·lacions elèctriques han de ser fetes per instal·ladors autoritzats, sinó que ells també són els encarregats de fer qualsevol ampliació o modificació d’una instal·lació.
Per tant, qualsevol actuació d’un instal·lador autoritzat ha d’anar seguida de la verificació corresponent del treball fet, la qual correspon al mateix instal·lador i, així doncs, verifica la instal·lació.
Norma UNE 20460-6-61
La norma UNE 20.460-6-61
Aquesta norma consta de set parts, i en l’apartat 6.6.1 es tracta de la metodologia de verificació de la instal·lació.
Les instal·lacions elèctriques en baixa tensió s’han de verificar abans de la seva posada en servei i segons correspongui en funció de les seves característiques, d’acord amb la metodologia que especifica la norma UNE 20.460-6-61.
D’acord amb la norma UNE 20.460-6-61, la verificació inicial de les instal·lacions elèctriques consta de dues fases diferents:
- la primera, anomenada verificacions per examen, s’ha de dur a terme sense tensió en la instal·lació i consisteix en una inspecció visual que s’ha de fer abans dels assajos;
- la segona, anomenada verificació mitjançant assajos, s’ha de fer amb tensió en la instal·lació i sense, i s’ha de dur a terme per mitjà d’assajos i mesuraments.
Verificació per examen. Aquesta verificació inicial s’ha de fer abans dels assajos i els mesuraments. Normalment, aquesta verificació s’efectua pel conjunt de la instal·lació, que ha de estar sense tensió i té com a finalitats comprovar:
- Si el material elèctric instal·lat de manera permanent és conforme a les prescripcions establertes en el projecte o la memòria tècnica de disseny.
- Si el material ha estat triat i instal·lat correctament conforme a les prescripcions del reglament i del fabricant del material.
- Que el material no presenta cap dany visible que pugui afectar la seguretat.
Més en concret, els aspectes qualitatius que una verificació per examen ha de tenir en compte són:
- L’existència de mesures de protecció contra els xocs elèctrics per contacte de les parts en tensió o contra els contactes directes, com per exemple:
- l’aïllament de les parts actives,
- l’ocupació d’envolupants, barreres, obstacles,
- l’allunyament de les parts en tensió.
- L’existència de mesures de protecció contra xocs elèctrics derivats de la fallada de l’aïllament de les parts actives de la instal·lació, és a dir, els contactes indirectes. Aquestes mesures poden ser:
- l’ús de dispositius de tall automàtic de l’alimentació com són, entre d’altres, aquests:
- interruptors de corrent màxim,
- fusibles,
- diferencials,
- la utilització d’equips i materials de classe 2,
- la disposició de parets i sostres aïllants o alternativament de connexions equipotencials en locals que no utilitzin conductor de protecció, etc.
- L’existència i calibratge dels dispositius de protecció i senyalització.
- La presència de barreres tallafoc i d’altres disposicions que impedeixin la propagació del foc, com també de proteccions contra efectes tèrmics.
- La utilització de materials i mesures de protecció apropiades a les influències externes.
- L’existència i la disponibilitat d’esquemes, advertiments i informacions similars.
- La identificació de circuits, fusibles, interruptors, borns, etc.
- L’execució correcta de les connexions dels conductors.
- L’accessibilitat per a comoditat de funcionament i manteniment.
Verificacions mitjançant mesuraments o assajos. Les verificacions mitjançant mesuraments o assajos descrites en la ITC-BT-19 i ITC-BT-18 són les següents:
- Mesurar la continuïtat dels conductors de protecció.
- Mesurar la resistència de posada a terra.
- Mesurar la resistència d’aïllament dels conductors.
- Mesurar la resistència d’aïllament de sòls i parets, quan s’utilitzi aquest sistema de protecció.
- Mesurar la rigidesa dielèctrica.
De manera addicional cal considerar altres mesuraments i comprovacions, els quals són necessaris per garantir que s’han adoptat d’una manera convenient els requisits de protecció contra xocs elèctrics.
Depenent del sistema de protecció utilitzat, cal dur a terme un o diversos d’aquests mesuraments:
- Mesurar els corrents de fuita
- Comprovar la intensitat de disparament dels diferencials
- Mesurar la impedància de bucle
- Comprovar la seqüència de fases
Conceptes bàsics de la il·lumicació i el luxímetre
Els conceptes bàsics de la luminotècnica us ajudaran a entendre millor les instal·lacions que feu.
La luminotècnia és la part de l’electrotècnia que s’ocupa específicament de la il·luminació i té com a conceptes bàsics el flux lumínic, la il·luminància i el rendiment lluminòs, i com a instrument de mesura el luxímetre.
Flux lumínic. El flux lumínic (Φ)és la mesura de la potència lluminosa expressada en watts (W) emesa en forma de radiació lluminosa a la qual l’ull humà és sensible. La seva unitat de mesura en el sistema internacional és el lumen (lm).
Imagineu dues bombetes, una de 25 W i una altra de 75 W. És clar que la de 75 W farà una llum més intensa. Aquesta és la idea, quanta llum fa cada bombeta? Quan es parla de 25 W o 75 W només es fa referència a la potència consumida per la bombeta, de la qual només una part es converteix en llum visible, és l’anomenat flux lumínic (Φ).
El lumen, la unitat del flux lumínic
Tot i que el flux lumínic es pot mesurar en watts (W), definirem una nova unitat, el lumen, la qual pren com a referència la radiació visible.
Empíricament es demostra que a una radiació de 555 nm (nanòmetres) –555 nm és la longitud d’ona de la llum que en aquest cas és de color verd– d’1 W de potència emesa per un cos negre corresponen 683 lm.
La relació entre watts i lúmens rep el nom d’equivalent lumínic de l’energia i 1 watt de llum a 555 nm equival a 683 lm.
Nivell d’il·luminació: la il·luminància. Si il·lumineu amb una llanterna objectes o si poseu la mà davant de la llanterna encesa podeu veure com la llanterna està fortament il·luminada per un cercle petit el qual, quan il·lumineu una paret llunyana, es fa més gran al mateix temps que la llum es fa més feble. Aquesta experiència és la que recull el concepte d’il·luminància.
El nivell d’il·luminació o il·luminància (E) és el flux lumínic que rep una superfície. Té com a unitat el lux (lx), que correspon a la il·luminació uniforme d’una superfície que rep el flux d’un lumen per cada m2.
L’instrument de mesura que permet mesurar de manera simple i ràpida el nivell d’il·luminació real (il·luminància) d’un ambient i fer-ho d’una manera no subjectiva rep el nom de luxímetre (figura).
Luxímetre, ús
El luxímetre conté una cèl·lula fotoelèctrica que capta la llum i la converteix en impulsos elèctrics, els quals són interpretats i representats en un display o agulla amb la escala de lux corresponent.
Per mesurar el nivell d’il·luminació d’un espai, cal ajustar l’escala de mesura al valor més baix possible que permeti la mesura, ajustar les unitats al lux, posar el sensor a uns 80 cm de terra i encarar l’aparell cap amunt.
Rendiment lluminós o eficiència lluminosa. No tota l’energia elèctrica consumida per una làmpada (bombeta, fluorescent, etc.) es transforma en llum visible. Una part es perd en forma de calor, i una part en forma de radiació no visible com, per exemple, la infraroja o la ultraviolada entre d’altres.
Com més gran sigui el rendiment lluminós, millor serà el llum i menys gastarà.
El rendiment lluminós (η) permet fer-se una idea de quina és la porció d’energia útil, ja que és el quocient entre el flux lumínic produït i la potència elèctrica consumida, que està definida amb les característiques dels llums (25 W, 60 W, etc.). La unitat del rendiment lluminós és el lumen per watt (lm/W).
Qualitat i treball en equip
Treball en equip, una aportació clau
L’aportació del treball en equip és clau per millorar la qualitat interna i externa sempre que es defineixin adequadament els límits i l’abast sobre què entenem per qualitat i per equips, i com aconseguir-los.
La relació entre qualitat i el treball en equip és estreta tal com es desprèn dels conceptes següents:
- El treball en equip és una manera, no una moda. El treball en equip és una manera de gestionar, i si s’entén com a tal, amb les dificultats i els avantatges que té, es pot convertir en una eina substantiva per a la millora contínua de la qualitat.
- Els equips no són màquines. La qualitat requereix motivació. En l’enfocament d’equips de treball, moltes vegades es cau en l’error de suposar que les persones que formen part de l’equip han de sincronitzar mecànicament els seus moviments: “aquest equip és un rellotge”. Els equips no són màquines. Ho poden ser, però a costa de qualitat.
- Els equips de treball es fan fent-se. Si hi ha alguna cosa que caracteritza els equips de treball és que no són un producte acabat. Els equips de treball són el resultat d’una interacció complexa entre persones que coexisteixen (la major part de les vegades) al mateix lloc i en el mateix temps. L’equip de treball sempre s’està fent: és una de les essències de si mateix. I també és una de les bases per dur a terme un procés de millora contínua, de millora de la qualitat.
- La qualitat requereix un procés d’aprenentatge o com fer un procés d’aprenentatge per millorar la qualitat. Quan una persona s’incorpora a un equip de treball ho fa amb les seves experiències i coneixements. Si els altres integrants poden prendre aquestes experiències i coneixements, i a l’hora oferir els seus al nou integrant, es produeix un efecte sinèrgic que situa l’equip en un nou nivell de productivitat. En aquest sentit cadascú aporta allò que li és propi, aprèn dels altres i aprèn amb els altres. Aquest aprenentatge té un progrés en la seva “qualitat” quan qui aprèn pot també aprendre com aprèn.
- Treballar en equip i desenvolupar processos de qualitat duradors requereix el compromís de l’alta direcció. Aquest compromís s’ha de veure enfortit amb accions, no solament amb paraules. La por, la inseguretat, la sospita, són obstacles no tan evidents en els processos de les organitzacions. En els processos d’anàlisis surten a la superfície després de bastant temps, són la limitació principal vinculada als nivells intermedis o inferiors de la piràmide.
- El procés sempre comença per un mateix. Ningú no neix ensenyat, cal aprenentatge, entrenament en la tècnica i fonamentalment una actitud disposada a la qualitat. La qualitat és primer per a un mateix… i en acabat per als altres.
- Concentreu-vos en la gent i us concentrareu en la qualitat. Aquest punt també es podria enunciar “Més enllà de les normes ISO”. Si us concentreu en la gent (encara que es demani ajut als altres) els resultats vénen sols.
Normativa i reglamentació aplicable
El REBT de 2002 preveu en les seves instruccions tècniques complementàries i, en especial, en la ITC-BT-09 la normativa aplicable a instal·lacions d’enllumenat exterior. En la unitat 1, trobareu comentades les instruccions tècniques complementàries següents:
- ITC-BT-01 Terminologia.
- ITC-BT-04 Documentació i posada en servei de les instal·lacions.
- ITC-BT-05 Verificacions i inspeccions.
- ITC-BT-06 Xarxes aèries per a distribució en baixa tensió.
- ITC-BT-07 Xarxes subterrànies per a distribució en baixa tensió.
- ITC-BT-08 Sistemes de connexió del neutre i de les masses en xarxes de distribució d’energia elèctrica.
- ITC-BT-09 Instal·lacions d’enllumenat exterior.
- ITC-BT-11 Xarxes de distribució d’energia elèctrica. Connexions de servei.
- ITC-BT-13 Instal·lacions d’enllaç. Caixes generals de protecció.
- ITC-BT-18 Instal·lacions de posada a terra.
- ITC-BT-21 Instal·lacions interiors o receptores. Tubs i canals protectores.
- ITC-BT-22 Instal·lacions interiors o receptores. Protecció contra sobreintensitats.
- ITC-BT-23 Instal·lacions interiors o receptores. Protecció contra sobretensions.
- ITC-BT-24 Instal·lacions interiors o receptores. Protecció contra els contactes directes i indirectes.
D’altra banda, hi ha un seguit de normes UNE-EN que tracten d’aspectes que van des de les qualitats dels materials a muntar fins a les tècniques de verificació de les instal·lacions.
A cada municipi hi ha una normativa, expressada per mitjà de les ordenances municipals, que poden matisar la norma general, normalment restringint l’ús d’alguns equips o incrementant l’exigència pel que fa a eficiència energètica. També hi pot haver condicionants de tipus estètics per un tema d’uniformitat visual al municipi.
En la secció “Annexos” del web d’aquest mòdul, trobareu la Guia vademècum per a instal·lacions d’enllaç en baixa tensió d’Endesa, en format PDF.
En el Reial decret 1890/2008, de 14 de novembre, es va aprovar el “Reglament d’eficiència energètica en instal·lacions d’enllumenat exterior, i les seves instruccions tècniques complementàries EA-01 a EA-07.
A tall de conclusió, cal dir que cada companyia elèctrica té la seva normativa particular, la qual s’ha de complir per poder donar d’alta el subministrament. En el cas de Catalunya podem posar com a exemple la Guia vademècum per a instal·lacions d’enllaç en baixa tensió d’Endesa, atès que és una empresa amb una àmplia presència al territori.