Durante los últimos 60 años, las luminarias equipadas con tubos fluorescentes, también conocidos como accesorios lineales, se han utilizado comúnmente en lugares de áreas peligrosas según IECEx y ATEX. Esto ha limitado el diseño de los accesorios lineales durante años y, por lo tanto, ha dado como resultado que la mayoría de los accesorios lineales tengan un aspecto y un desempeño similares. A su vez, esto facilitó la especificación de los accesorios lineales; el usuario podría simplemente considerar la potencia de la fuente de luz, como 2x18W, 2x36W o 2x58W para tubos fluorescentes de dos pines T8, a fin de seleccionar la solución correcta.
Con el tiempo, con la aparición de la tecnología LED, los accesorios se volvieron más eficientes, prolongaron su vida útil y proporcionaron flexibilidad de aplicación, lo que convirtió a las luminarias LED en la solución ideal para iluminar lugares de áreas peligrosas según IECEx y ATEX.
A medida que crecía la cantidad de opciones de iluminación LED, la mayoría de los accesorios LED lineales del mercado aún conservaban muchas de las limitaciones de la era del diseño de tubos fluorescentes, y muchos usuarios continúan teniendo los mismos criterios de selección que en la era de los tubos fluorescentes. Esto limita todo el potencial de la tecnología y las ventajas para el usuario final.
Este artículo tiene como objetivo proporcionar las claves para seleccionar y especificar accesorios LED lineales para ambientes peligrosos según IECEx y ATEX, a fin de mejorar el retorno general en la inversión.
Es fundamental comprender las consideraciones necesarias para seleccionar y especificar el accesorio LED lineal correcto como fuente de iluminación, a fin de aprovechar al máximo la eficiencia energética, la vida útil superior y el retorno en la inversión.
Al seleccionar o especificar un accesorio LED lineal, primero puede enfocarse solo en la fuente de luz LED.
Sin embargo, comparar el desempeño a un nivel LED puede ser engañoso, ya que el desempeño de la luminaria completa es una combinación varios factores, como la gestión térmica, la eficiencia, la calidad de la luz, la eficiencia óptica, etc. Por ejemplo, la vida útil del chip LED no se corresponde con la vida útil del accesorio.
La categoría del equipamiento o el nivel de protección, así como los grupos de gases y polvos, deben conocerse y formar parte de los criterios de selección antes de seleccionar cualquier producto a prueba de explosiones.
Un accesorio LED lineal con categoría de equipamiento 3G o nivel de protección Gc solo se puede instalar en la Zona 2, mientras que un accesorio con categoría de equipamiento 2G o nivel de protección Gb se puede instalar en la Zona 2 y la Zona 1.
En este caso, es importante que el usuario final considere la flexibilidad y el tiempo de operación de la instalación antes de seleccionar estos parámetros.
Por ejemplo, los requisitos de 2G son mucho mayores que los de 3G, pero permiten el uso en áreas de la Zona 1 y la Zona 2. Esto puede reducir la complejidad al tener un solo producto y puede aumentar la seguridad al ayudar a eliminar el riesgo de instalar el producto incorrecto.
Seleccionar un accesorio 2G incluso en un área de zona 2 permite la futura modificación a un área de zona 1 sin necesidad de modificar la instalación completa de iluminación. Esto es importante, ya que las instalaciones de servicio peligroso pueden tener una vida útil de más de 20 años.
Además, los accesorios de categoría de equipamiento 2G tienen un nivel de protección más alto que los 3G, lo cual ayuda a proporcionar más seguridad al usuario final.
Al considerar los requisitos de los grupos de gases y polvos para los accesorios, seleccionar un accesorio con el grupo de gases IIC en lugar de IIB o IIB+H2 ayuda a reducir la complejidad y ayuda a mejorar la seguridad y flexibilidad por los mismos motivos mencionados anteriormente.
Históricamente, los usuarios finales requieren un accesorio de iluminación con una protección de área peligrosa Ex e o Ex d. Tanto la protección e como la d logran una categoría de equipamiento 2G y un nivel de protección Gb. La elección del método de protección realmente se reduce al ciclo de vida total de la planta y a cómo el producto puede admitir las mejores opciones de mantenimiento.
Los accesorios de iluminación basados en la protección Ex d cuentan con componentes industriales y la protección Ex es proporcionada por la ruta de llama. Mantener una ruta de llama que funcione correctamente requiere habilidad. Incluso un pequeño rasguño en la ruta de llama puede dañar la funcionalidad de la protección Ex.
Por lo tanto, es muy importante considerar que un equipo con protección Ex d requerirá mantenimiento regular para la reparación y el reemplazo de componentes, a fin de garantizar el funcionamiento adecuado del mecanismo de protección, como se especifica en las instrucciones de operación.
Por el contrario, un accesorio con protección Ex e está diseñado para excluir fuentes que puedan generar una explosión. Por lo tanto, es mucho más fácil abrirlo y reemplazar los componentes, a menos que se especifique lo contrario en las instrucciones de operación.
Por ende, a fin de seleccionar la protección adecuada para el accesorio LED lineal, es importante evaluar el mantenimiento y el ciclo de vida del producto en la aplicación específica, así como el nivel de habilidades y experiencia en la reparación y el manejo de la protección Ex d.
En el caso anterior, la selección de la protección Ex e para un accesorio LED lineal puede resultar en una vida útil operativa más larga y en un mantenimiento menos complejo.
Con el tiempo, los procesos de la planta del usuario final, los movimientos del equipamiento, las instalaciones de equipamiento nuevo y otros factores pueden cambiar. Debido a estos cambios, es posible que la iluminación original no satisfaga los requisitos del nuevo entorno. Estos cambios pueden dar lugar a la necesidad de modificar la base de instalación en los accesorios lineales fijos. Esto puede llevar bastante tiempo, ser costoso y, en algunos casos, ni siquiera posible debido al espacio limitado para cables o infraestructura.
Para evitar los cambios de iluminación costosos y complejos, es útil considerar un diseño de iluminación que se pueda ampliar o reemplazar con una versión mejorada fácilmente.
Tomemos como ejemplo el accesorio LED lineal ExLin de la serie Crouse-Hinds de Eaton. La solución ExLin puede optimizar la instalación, el proceso de reemplazo y la óptica general. El diseño modular de ExLin cambia fácilmente de haz estándar a haz ancho o estrecho. Esto es posible gracias al diseño modular del accesorio combinado con la certificación independiente de área peligrosa de los componentes.
Si se requiere un rediseño completo, por ejemplo si hubiera cambios en el panorama normativo y pasara a ser obligatoria otra intensidad de iluminación, el accesorio LED lineal ExLin puede ahorrarle tiempo y dinero debido a sus opciones de mantenimiento.
Si bien muchos fabricantes afirman que sus accesorios tienen una vida útil extremadamente larga, los accesorios LED lineales no duran para siempre. Estadísticamente, algunos componentes críticos, como la fuente de luz LED, el equipo de control o la batería, fallarán con el tiempo. Consulte la sección de vida útil para obtener más información y recomendaciones. En muchos casos, puede ser preferible económicamente reemplazar solo el componente o el equipo de control defectuoso, en lugar de tener que reemplazar la luminaria completa.
El accesorio LED lineal ExLin de la serie Crouse-Hinds está diseñado para incorporar facilidad de acceso a la fuente de luz y al equipo de control. Esto permite a los usuarios mantener y reemplazar fácilmente los componentes, a la vez que ayuda a reducir el desperdicio y respalda una economía circular, con importantes consecuencias sociales y económicas para el medio ambiente.
En el mercado actual, muchos accesorios LED lineales para áreas peligrosas se fabrican con poliéster reforzado con fibra de vidrio (GRP) o aluminio (AL).
Si bien estas opciones son duraderas, es fundamental considerar el impacto de la estabilidad química y la radiación solar en el accesorio.
Las plantas químicas pueden usar sustancias corrosivas capaces de corroer el aluminio. Las aplicaciones marinas y de alta mar pueden acelerar la corrosión del aluminio debido a la sal del entorno. Algunos fabricantes pintan el aluminio para agregar un nivel adicional de protección, pero la pintura puede dañarse durante la operación.
En estos tipos de entornos o donde es probable la corrosión, la solución ideal es un accesorio LED lineal con poliéster reforzado con fibra de vidrio.
Sin embargo, la luz solar directa no se considera durante el proceso de certificación de IECex o ATEX. El rango operativo en cualquier certificado de área peligrosa (Ex) para accesorios de GRP o AL no incluye la radiación solar. Pero la radiación solar constante y continua puede dañar el poliéster reforzado con fibra de vidrio.
IEC/EN60079-17 requiere que el propietario tome medidas contra factores externos que puedan dejar al equipo en una situación fuera del parámetro certificado, como la instalación de toldos.
En comparación con los accesorios de poliéster reforzado con fibra de vidrio de otros fabricantes, los accesorios LED lineales ExLin y eLLK de la serie Crouse-Hinds se fabrican con un diseño especial de poliéster reforzado con fibra de vidrio texturizado que aumenta significativamente la protección contra la luz solar y la luz UV.
Los materiales del elemento transmisor de luz, también llamados cubiertas, pueden diferir dependiendo del diseño específico del accesorio. Hay disponibles vidrio y policarbonato (PC), e históricamente el policarbonato se ha utilizado mucho con los accesorios lineales fluorescentes y en muchos accesorios lineales LED, como nuestra LED de la serie eLLK.
El vidrio endurecido es mucho más fácil de limpiar que el policarbonato. El vidrio tiene una mayor resistencia a detergentes y rayos solares/UV sin decoloración, y es adecuado para aplicaciones a baja temperatura.
Muchos propietarios y muchos diseñadores de plantas requieren que se utilice una rejilla en combinación con el vidrio. Esto suele ser el resultado del uso de vidrio en áreas peligrosas con accesorios lineales tubulares Ex d.
De acuerdo con la norma IEC/EN60079-0, cualquier cubierta capaz de soportar el nivel de protección 4J durante la prueba de impacto para la certificación no requiere ninguna rejilla adicional para aplicaciones del grupo de gases IIC, incluso en áreas donde haya riesgo de alto impacto mecánico.
Si no cumple con este nivel de protección, se debe utilizar un elemento mecánico para proteger el vidrio, como una rejilla, o el producto solo se debe utilizar en áreas con bajo riesgo mecánico. Esta información debería mencionarse en la certificación y en las instrucciones de operación del fabricante.
El accesorio LED lineal ExLin de la serie Crouse-Hinds cumple con el requisito de 4J y se puede utilizar en áreas de zona 1 con el grupo de gases IIC sin rejilla o protección adicional.
Algunas áreas peligrosas, por ejemplo en aplicaciones de alimentos y bebidas, no requieren vidrio externo debido al riesgo de fragmentos de vidrio. En estos tipos de aplicaciones, el policarbonato es una buena solución. Como alternativa, se puede utilizar una cubierta protectora de plástico para evitar la dispersión de fragmentos de vidrio. La solución LED de la serie ExLin cuenta con un vidrio laminado con plástico para evitar posibles fragmentos.
El desempeño de iluminación de los accesorios fluorescentes se describe mediante la potencia de la fuente de luz: 18 W, 36 W, 58 W.
El desempeño de los accesorios LED se describe mediante los lúmenes, que son la luz total emitida desde una fuente de luz. Cuanto mayor sea el valor, mayor será la cantidad total de luz emitida.
Si bien esto puede llevar a algunos a pensar que más lúmenes es mejor, esto no siempre es así.
Al comparar diferentes accesorios, el foco debe estar en la tarea de proporcionar la intensidad de luz requerida en el área correcta para brindar una visibilidad adecuada.
También es importante tener en cuenta que el parámetro relacionado con el accesorio completo es el relevante, y no la fuente LED en sí. El desempeño (cantidad de lúmenes, eficiencia, vida útil...) del chip LED no es el desempeño de la luminaria.
La luz emitida en una dirección completamente diferente contribuye a la cantidad total de lúmenes, pero no mejora la visibilidad.
En la norma EN 12464-1: Iluminación del lugar de trabajo: Parte 1, las tareas y aplicaciones en lugares de trabajo interiores requieren un nivel de lux promedio mínimo, que es la unidad de intensidad de luz en una superficie, y no un nivel de lúmenes mínimo.
Por lo tanto, es importante comprender cuánto y cuán bien llegará la luz emitida al área de la tarea y la aplicación. Aquí es donde el uso de la óptica puede ayudar.
Debido a la superficie de emisión tipo punto del LED, es mucho más fácil controlar el patrón del haz de manera eficiente.
En algunas situaciones donde la luz se dirige hacia un área determinada, una menor cantidad de lúmenes puede dar como resultado un diseño más eficiente.
La solución de la serie ExLin proporciona una de las soluciones más rentables con tres patrones de haz diferentes.
También debe tenerse en cuenta que el total de lúmenes no proporciona información sobre la calidad de la luz. La temperatura de color y el índice de representación de colores específicos de la fuente de luz pueden influir sobre la luz producida.
Además, si no se toman medidas específicas, cuanto mayor sea la producción de luz, mayor será el riesgo de resplandor.
Para seleccionar un accesorio, considere el valor y la descripción de la ficha técnica del accesorio LED del fabricante. Si no se especifica, la cantidad de lúmenes publicada se relaciona con las mediciones tomadas a una temperatura ambiente de 25 °C.
A una temperatura más alta, el valor será diferente. La diferencia depende del diseño específico del producto y de la gestión térmica.
Un parámetro utilizado para describir el desempeño de un accesorio LED lineal es la eficiencia, que se mide en lúmenes/vatio. Esto consiste en la cantidad total de lúmenes dividida por el consumo total de energía. Como se indicó anteriormente, una mayor eficiencia indica un buen accesorio, pero el foco debería estar en la aplicación del cliente para seleccionar el accesorio correcto para la tarea.
Una vez que se haya verificado la cantidad total de accesorios requeridos en el lux requerido, se recomienda analizar las pérdidas eléctricas totales entre las diferentes soluciones.
En muchos casos, el uso de accesorios con opciones ópticas puede ayudar a reducir la cantidad de accesorios y el consumo total de energía. Esto proporciona una manera significativamente efectiva de determinar la eficiencia y el desempeño del sistema de iluminación.
Con la tecnología LED alcanzando un nivel de madurez, el equipo de control se convierte en uno de los componentes más críticos en un accesorio lineal LED.
El rango de voltaje puede variar entre diferentes productos.
Para tener una producción constante y adaptación al cambio, es útil seleccionar un accesorio que admita un rango más amplio de voltaje dentro de un accesorio, a fin de permitir el cambio de voltaje con el paso del tiempo con una producción de luz constante. Esto también permite usar una sola solución de accesorios a nivel global, lo que ayuda a reducir la cadena de suministro y la complejidad del diseño.
Una mayor distorsión armónica puede perturbar equipamiento crítico del circuito eléctrico. Un equipo de control de buena calidad con un bajo nivel de distorsión armónica ayuda a garantizar pocas pérdidas y funcionamiento confiable.
El valor de protección contra sobretensiones de al menos 4 kV fase a fase y fase a tierra proporciona seguridad adicional y ayuda a mejorar la confiabilidad de la luminaria.
En entornos críticos, como áreas con alto riesgo de rayos, se recomienda instalar protección central contra sobretensiones elevadas en las placas de paneles de circuitos. Esto ayuda a garantizar la seguridad del circuito sin costo adicional para el accesorio lineal.
La corriente de entrada es un parámetro crítico para cualquier accesorio de luz. Un valor alto puede requerir un diseño complicado del tablero de los paneles de circuitos y de la instalación completa, con costos adicionales para la instalación o menor confiabilidad.
En general, los accesorios LED tienen una potencia mucho menor que la de los fluorescentes. La funcionalidad con entrada de voltaje constante proporciona una manera rentable de usar accesorios de luz LED con sistema de batería central para iluminación de emergencia.
Cuando se utilizan accesorios LED para reemplazar luminarias convencionales, el desempeño del equipo de control juega un papel importante en cualquier proyecto de reacondicionamiento.
Seleccionar accesorios basándose solo en la producción de luz puede generar un rediseño y un costo adicional.
El equipo de control ExLin de la serie Crouse-Hinds tiene parámetros eléctricos excepcionales con una distorsión armónica total inferior al 8 %, protección contra sobretensiones integrada de 4 kV y limitador de corriente de entrada integrado. Esto hace que ExLin sea la solución perfecta en un nuevo proyecto de instalación y reacondicionamiento de iluminación.
Muchos accesorios lineales LED mantuvieron la misma dimensión que los accesorios lineales fluorescentes típicos para facilitar el reemplazo individual. Si bien esta puede parecer la solución ideal, también puede obligar a hacer varios sacrificios.
Las mismas dimensiones permiten al instalador utilizar el mismo cableado de la instalación actual. Pero esto también implica que se utilizará la misma cantidad de accesorios, cuya posición se definió en función del patrón del haz del accesorio fluorescente.
El uso optimizado de LED, electrónica de alta potencia y tecnología de ciencia de los materiales permite un enfoque completamente nuevo para el diseño de instalaciones de iluminación. Estos avances ayudan a reducir la cantidad de accesorios LED necesarios para obtener la misma intensidad de luz que con los fluorescentes. Esto también ayuda a reducir la inversión inicial general y puede proporcionar un mayor ahorro en el costo de mantenimiento y el consumo de energía. Las ventajas adicionales pueden compensar de sobra el esfuerzo adicional de cambiar el cableado incluso en proyectos de reacondicionamiento.
En un entorno de alta humedad, los cambios de temperatura ambiente del día a la noche o el cambio de encendido a apagado en cualquier fuente de luz artificial pueden provocar condensación de agua dentro del accesorio.
Las siguientes son formas de ayudar a reducir la condensación.
Por lo general, se prefiere un drenaje de respiradero para los accesorios LED grandes. Ayuda a reducir la condensación en el accesorio, pero no la elimina.
Con un accesorio LED de diseño más reciente, las opciones 2 y 3 anteriores pueden utilizarse para ayudar a eliminar la condensación.
El diseño del accesorio LED lineal ExLin de la serie Crouse-Hinds compensa inherentemente la condensación natural. De hecho, el accesorio ExLin ha demostrado ayudar a reducir el volumen total de condensación. Esto se logra mediante:
El valor de vida útil de las fuentes de luz convencionales se basa en las mismas suposiciones para los diferentes fabricantes; este no es el caso de los LED.
Para las luces LED, hay varias descripciones para la vida útil en el mercado actual, como la vida útil del sistema, la vida útil nominal o valores que afirman que L70 supera los 20 años o más de funcionamiento continuo.
La definición de vida útil para las luminarias LED se puede encontrar en IEC62722. Puede encontrar una descripción general exhaustiva en el documento de orientación publicado por Lighting Europe, referencia del documento de orientación.
Dos valores relevantes que se deben considerar para la vida útil de los accesorios LED están relacionados con la degradación gradual y abrupta de la producción de luz a lo largo del tiempo, como se describe en el gráfico. La degradación gradual se relaciona principalmente con la fuente de luz LED y la degradación abrupta se relaciona principalmente con la falla del equipo de control.
La vida útil expresada en LxBy es el tiempo hasta que el y % de las luminarias LED produce una cantidad de lúmenes inferior al x % del valor inicial.
Para estimar la vida útil, solo se consideran las luminarias LED que aún funcionan.
El tiempo hasta la falla abrupta expresado en Cy es el tiempo hasta que el y % de las luminarias LED fallan abruptamente y ya no funcionan.
Lighting Europe recomienda la publicación de la mediana de vida útil (Lx con y=50) a valores de antigüedad predefinidos hasta un máximo de 100 000 horas, y la tasa de fallas abruptas esperadas (o tasa de fallas del equipo de control) en la misma cantidad de horas especificada en la mediana de vida útil.
Hay dos aspectos importantes para considerar.
1. La vida útil de los LED no es la vida útil de la luminaria completa. Los normas de la IEC actualmente describen las métricas de vida útil para los productos LED, pero no cómo calcular los parámetros. Los fabricantes de buena reputación calculan la mediana de vida útil y el valor de falla abrupta correspondiente en función de los datos históricos, el conocimiento, las pruebas al nivel de componentes, etc.
2. Los valores de la métrica de vida útil son valores estadísticos y no valores absolutos.
Se requiere otro parámetro para comparar diferentes productos LED: la temperatura ambiente a la que se ha estimado la vida útil.
La temperatura hace un aporte importante a la confiabilidad de las luces LED y del equipo de control. Cuanto mayor sea la temperatura, menor será la vida útil.
Por lo tanto, se requiere una buena gestión térmica para ayudar a garantizar un tiempo de funcionamiento prolongado.
Para un manejo térmico óptimo, es importante considerar las principales fuentes de calor y cómo funcionan los componentes, como las luces LED y el equipo de control, en entornos de alta temperatura.
Una forma de lograr esto es incorporar una función de reducción de potencia en el equipo de control que permita reducir la corriente de accionamiento de las luces LED a una temperatura más alta. Esto reduce el calor generado, pero al mismo tiempo reduce la cantidad de lúmenes generada por el accesorio.
Dado que una cantidad de lúmenes más baja podría causar una intensidad de luz menor que la requerida por las leyes locales o la especificación del proyecto, se debe tener en cuenta la gestión térmica durante la etapa de planeación.
Otra opción es diseñar el accesorio en función de las características especiales de las luces LED.
Muchos accesorios lineales LED se construyen en función del diseño del fluorescente antiguo. Las luces LED a menudo se soldan en una placa con el equipo de control colocado detrás de ella. Esta configuración provoca la transferencia de calor entre las luces LED y el equipo de control, lo que aumenta su temperatura y reduce su confiabilidad.
Otro enfoque es ubicar el equipo de control lejos de la fuente de calor generada desde las luces LED. Esto mejora la gestión térmica al separar el equipo de control y las luces LED. Esto ayuda a disipar el calor que proviene de la parte posterior de las luces LED.
El accesorio LED lineal ExLin de la serie Crouse-Hinds separa el equipo de control y las luces LED, lo que da como resultado una gestión térmica optimizada, mayor producción y una vida útil más prolongada en entornos de temperaturas más altas.
Para optimizar las ventajas de la tecnología LED, se debe considerar un enfoque completamente nuevo para la selección y especificación del diseño de instalación de iluminación para ambientes peligrosos según IECEx y ATEX.
Con los avances en la tecnología LED, la electrónica de alta potencia y las ciencias de los materiales, la cantidad de accesorios LED necesarios para obtener la misma intensidad de luz que con la iluminación fluorescente puede reducirse drásticamente. Esto da como resultado una menor inversión inicial y un mayor ahorro en costos de mantenimiento y consumo de energía.
Al considerar lo anterior, el accesorio LED lineal ExLin de la serie Crouse-Hinds, por su diseño superior y robusto, es la solución ideal para proyectos de iluminación nuevos y reacondicionados en áreas peligrosas.
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