DISEÑO DE PROTECCIÓN PARA CABLE DE FIBRA ÓPTICA COMO ELEMENTO PRIMARIO EN LA CONSTRUCCIÓN DE UNA

LUMINARIA HIBRIDA.

Iris Solórzano G.ESIME Culhuacán

azuli_19@hotmail.com

Samuel Carman A.ESIME Culhuacán

cavendanos@ipn.mx

Jesús S. Meza E.ESIQIE

jsmezae@yahoo.com.mx

Abstract

You have developed a design of hybrid light due to the scarcity of fuels and to the environmental deterioration that these generate, at the Laboratory of electrical engineering of ESIME Culhuacán. The objective is to decrease problems such like an incorrect distribution of the filaments, to reduce the risk of rupture and to decrease the dust on the filaments of optical fiber, between other ones. Of this way will obtain a void consumption of energy in empty places of windows or domes itself in the daytime and of approximately of a tenth part of an one belonging to fluorescent lamps during the night.

Palabras clave: Ahorro de energía. Fibra óptica, Iluminación, Luminaria híbrida.

Actualmente, existen muchas construcciones que cuentan con lugares, que aun durante el día, son obscuros y no permiten realizar tareas habitúeles. Por ello, en la mayoría de los casos, se utiliza la energía eléctrica para la iluminación de estas áreas.

Sin embargo, se sabe que la generación de energía eléctrica causa un impacto sobre nuestro medio ambiente. Es por ello, que desde hace algunos años se ha retomado la iluminación solar como otra alternativa. Esta fuente de luz, además de ecológica, es ideal para las actividades del ser humano.

La problemática surge cuando por la arquitectura de la construcción no permite la utilización de ventanas, domos o cubos para el aprovechamiento de la luz solar con fines de iluminación. Es por ello, que la alternativa que se plantea es la utilización de fibra óptica para resolver esta problemática, ya que este material nos permite dirigir las ondas luminosas [6] del sol a los espacios donde se requieran.

Se han dado grandes avances en la utilización de la llamada “energía limpia”, sin embargo aun existen algunos inconvenientes que la han frenado.

En el caso de la iluminación por medio de fibra óptica, ha sido la falta de un dispositivo que proteja la entrada de polvo, el cual disminuye considerablemente la eficiencia de la iluminación, y a la vez proteja contra el riesgo de rupturas en los filamentos y distribuya de mejor manera la luz.

Este dispositivo será implementado en una luminaria LED de bajo consumo de energía para obtener 2 alternativas de iluminación:1) Si el día está en condiciones óptimas

de luz solar entra en operación la tecnología con fibra óptica.

2) De no ser así o si es de noche, se cuenta con el soporte de iluminación con tecnología LED.

3) Si se tiene un día nublado o con poca intensidad luminosa, entraran en operación ambas tecnologías

I. Teoría

A. ¿Qué es la Fibra Óptica?

La fibra óptica es un hilo de material transparente, y cada uno de estos hilos, cuenta con un núcleo central de silicio y germanio que tienen un alto grado de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total [13].

Así, en el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales

luminosas sin pérdidas por largas distancias [11].

La fabricación de las fibras ópticas se hace principalmente utilizando dióxido de silicio, cuarzo o sílice. El dióxido de silicio se dopa para modificar el valor de refracción del núcleo y el revestimiento [8].

Las principales ventajas [6]- [8] que nos ofrece este material son: Inmunidad electromagnética: Ya que

está fabricada con materiales dieléctricos que no se ven afectados por los campos electromagnéticos. Debido a esto no emiten radiación.

Reducción de tamaño: La reducción es notable comparado con algunos cables y sus luminarias.

Bajo peso: Su peso es menor al de los conductores de cobre.

Aislamiento eléctrico: Se puede utilizar en ambientes peligrosos, al no permitir la posibilidad de generar una chispa eléctrica o propagar una carga eléctrica.

Rentabilidad: Se elimina el pago de la luz eléctrica así como el cambio de bombillas o lámparas ya que éstas se funden.

Sin embargo también se presentan algunas desventajas [1] como: Evitar el polvo: El polvo disminuye

considerablemente la eficiencia de la transmisión de la luz.

Alto costo de instalación: puesto que esta tecnología es de vanguardia.

Atenuación para temperaturas: Se debe de trabajar en un rango entre los 0 y 70 º C, ya que una temperatura menor produce contracción térmica.

Evitar la humedad: ya que esta puede generar fisuras que generen una ruptura.Dentro de la fibra óptica se aprovecha

el efecto de la reflexión. Es decir, la luz se propaga a través del núcleo de la fibra reflejándose en el medio sólido para avanzar [13], tal como se muestra en la Figura. 1

Figura. 1 Reflexión del haz luminoso que permiten explicar la forma en que se propaga la luz a

través de una fibra óptica.

La reflexión de una onda lumínica se define como la forma en la que se propaga por un medio isotrópico con un cambio de dirección y sentido que sufre la luz al incidir sobre otro medio de índice de refracción menor [6].

La Fibra óptica cuenta con un revestimiento que es una capa concéntrica al núcleo y el recubrimiento. Está en contacto con el núcleo y es donde se produce la reflexión de la onda de luz evitando que esta escape al exterior. El material utilizado debe ser isotrópico y transparente [8].

También cuenta con un recubrimiento que es la capa exterior. Su función es proteger y darle mayor solidez evitando las microcurvaturas.

Factores que Generan Ruptura en la Fibra Óptica. Existen algunas formas de generar microfisuras y generar un daño grave en la fibra óptica. Es por todo esto que debemos cuidarla de las agresiones ambientales graves que puedan dañarla fatalmente, tales como estiramientos, compresiones y el factor más dañino: las microcurvaturas [6].

Las microcurvaturas son efectos indeseados en la fibra óptica que se generan cuando ésta es doblada con un radio menor al radio de curvatura mínimo especificado por el fabricante. Las microcurvaturas generan microfisuras

superficiales que podrían generar una ruptura o la atenuación de la luz [13].

Polvo y Humedad en la Fibra Óptica. El polvo es un factor ambiental al cual se expone la fibra óptica al ser un elemento de iluminación. Sin embargo, si este polvo se adhiere en las terminales, sus características ópticas disminuyen considerablemente.

En la fibra óptica, la fatiga estática se produce por el exceso de humedad que se debe a la proliferación de fisuras superficiales, por lo que su limpieza debe hacerse en seco o con productos especializados a fin de no dañarla [4].

B. Led’s

Los diodos emisores de luz o LED’s son dispositivos electrónicos que emiten luz al circular una pequeña corriente eléctrica por ellos [3].

La electroluminiscencia se da cuando las cargas positivas y negativas son combinadas entre sí, liberando energía en forma de fotones.

Las principales ventajas [12] de esta tecnología son:

Bajo consumo de energía. Mayor tiempo de vida. No presentan un incremento

significativo en la temperatura de operación.

Resistentes a impactos y vibraciones.

Tiempo de respuesta instantáneo.Los LEDs de luz blanca son diodos que

emiten luz a una longitud de onda de unos 460 nm como se puede ver en la Figura 2, recubiertos con una capa de un derivado de fósforo. El fósforo absorbe la luz azul y la transforma a distintas longitudes de onda en el espectro visible, generando luz blanca. Estos dispositivos se construyen con semiconductores como Nitruro de Indio y Galio, que son materiales difíciles, raros, y por tanto de precio elevado [3].

Figura 2. LED blanco de primera generación

La luz que emiten es una luz blanca ligeramente azulada. Para la medida de la tonalidad de la luz blanca se utiliza como referencia la luz emitida por un cuerpo negro ideal a distintas temperaturas medidas en grados Kelvin (K). A temperaturas bajas la luz tiene una tonalidad amarillo-naranja y conforme aumenta la temperatura la tonalidad se vuelve azulada.

El mercado de la iluminación LED está en plena expansión ya que proporciona luz menos directa y más potente. Éste campo va de prisa y algunos fabricantes han llegado muy lejos y se ha convertido en un dispositivo muy habitual, adoptado por linternas, lámparas de lectura u otros tipos de accesorios similares.

Figura. 3 Ejemplo del uso de LED’s para iluminación y ambientación en un bar.

El rendimiento de una bombilla incandescente es del orden del 1%, pues el 99% de la energía se convierte en calor. En un LED, el rendimiento es de aproximadamente el 30%. Es decir, no se desperdicia energía en generar calor, lo que los hace ideales para lugares complejos, con poco espacio o enemigos del calor.

También son ideales para el cuidado del medio ambiente, aparte de que son energéticamente mas eficientes que el alumbrado tradicional, emiten menos dióxido de carbono y se reducen los residuos que se generan (ya que tienen un tiempo de uso mayor), menor uso de materiales y facilidad de reciclaje. Adicionalmente hay que destacar que no contienen elementos nocivos como tungsteno, ni mercurio

Led’s De Potencia. Los LEDs de alta potencia más utilizados son los de potencias de 1W, aunque actualmente existen avanzados diseños en potencias de 3, 5, 10, 20, 30, 50 y 100 W.

Los LEDs de alta potencia son diseños más completos que incluyen diversas alternativas de ópticas de control del flujo luminoso y son de potencias normalmente de 1 W; este tipo de LEDs se utilizan principalmente para iluminación concentrada en aplicaciones exteriores arquitectónicas, permitiendo generar amplias posibilidades creativas de diseño y efectos de color [5].

Figura. 4 LED de alta potencia sin difusor.

Los diodos LED’s de potencia o también llamados Power LED’s están destinados a sustituir las tradicionales lámparas de incandescencia y entrar en competición directa con la lámpara fluorescente, de hecho existen algunos países como Francia o Suiza en los que en poco tiempo, por ley, todas las bombillas incandescentes deberán ser substituidas por LED’s [1]. Sus

características los hacen adecuados para la iluminación general y perfectos para los entornos en los que el diseño y aptitudes cromáticas son relevantes. Destacan por su bajo consumo y su alto rendimiento energético [7] que unidos a su larga vida de trabajo los hacen ideales para la iluminación en entornos domésticos y comerciales. Los fabricantes de los diodos LED’s especifican en sus características una vida de trabajo de 50000 a 100000 horas, pero esta se puede alargar si el dispositivo se hace trabajar en condiciones óptimas [1]. La temperatura de trabajo del diodo LED’s es primordial, como en cualquier semiconductor una correcta disipación del calor hará que la unión PN del diodo LED’s no alcance temperaturas excesivas, por ello se requiere de un difusor especial.

Figura. 5 Diodos emisores de luz de 1W con difusor

Los LEDs de Potencia son la opción más versátil si se busca mayor intensidad por Watt de consumo. Permiten diseñar luminarias de alto brillo con una menor cantidad de LEDs

Un diodo emisor de luz de alta potencia de 1 W se integra de los siguientes componentes [5]:

Semiconductor emisor del flujo luminoso con terminales exteriores para alimentación del cátodo (+) y ánodo (-).

Encapsulado de silicón que cubre al semiconductor emisor.

Base con superficie inferior disipadora de temperatura.

Óptica primaria integrada por lente semiesférica envolvente de resina termoplástica transparente.

Los diodos emisores de luz de alta potencia de 1W tienen las siguientes características [H- J]:

Control preciso y direccional del flujo luminoso emitido.

Bajas perdidas por disipación de calor.

Mínima emisión de radiaciones infrarrojas y ultravioletas.

Mayor salida de flujo luminoso Alta fiabilidad y vida de operación

muy alta

Más eficientes que los focos incandescentes y la mayoría de lámparas de halógeno.

Protección superior de descarga electrostática.

Aplicaciones típicas:

o Luz de lectura (carros, autobús, aviones).

oPortables (lámparas de mano, bicicletas).

oPara indicadores automotrices (Alto, CHMSL, laterales).

oDecoración en general.

Figura. 6 Partes de un diodo de alta potencia

II.Desarrollo.

A. Luminaria por Fibra Óptica

La utilización de fibra óptica como elemento de iluminación tiene grandes desventajas, como son: la alta fragilidad de las fibras, la baja protección a la humedad (a pesar de haber aumentado en los últimos años), y falta de resistencia al desgaste por el medio ambiente [6].

Con todos estos antecedentes, en el laboratorio de ingeniería eléctrica de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Culhuacán perteneciente al Instituto Politécnico Nacional, se ha observado la necesidad de construir una luminaria que proteja y distribuya la fibra óptica y que minimice estos inconvenientes. La intención primordial de esta luminaria, debido a que por la versatilidad de los LED’s es:

Distribuir uniformemente las fibras. Mantener fijas las fibras para

disminuir el riesgo de ruptura. Lograr cierto grado de hermeticidad

para reducir los daños, así como evitar que se ensucie constantemente por polvo.

Evitar el deslizamiento mecánico de las fibras por la gravedad.

Obtener un diseño estético y moderno que se adecúe fácilmente a cualquier tipo de decoración.

La luminaria consta principalmente de 5 componentes: un soporte fijo, uno

removible, el separador de fibras, el sujetador del difusor y el difusor, los cuales se pueden observar en la Figura. 7.

La parte fija, se acopla a la fibra óptica ya que tiene una entrada para el cable de fibra óptica y el recubrimiento del cable se acopla para que la fibra quede

cubierta en todo momento. En la parte inferior cuenta con barrenos para sujetar el soporte removible mediante tornillos.

La función de la parte móvil es sostener los separadores de fibra y las placas con LED’s, así como obstruir la vista a la parte interior de la luminaria.

El separador de fibras, mostrado en la Figura. 8, es una pieza de fibra de vidrio con perforaciones por las cuales se introducen los hilos de fibra óptica, las perforaciones son uniformes en toda la pieza para obtener una mejor distribución de la luz. Las fibras se fijan a la pieza para evitar el deslizamiento mecánico y evitar la fractura de éstas.

Figura 7. Partes de la Luminaria destinadas a la Fibra óptica

Figura. 8 Separador de fibras

Para su pulido, se toma el separador de fibras completo y se detalla con la lija devastando en una sola dirección, posteriormente se gira 90º y se sigue lijando procurando no inclinarlo. Se repite

el mismo procedimiento con lijas que disminuyan el tamaño de grano de la lija [9]. Solo se verifica que no se tengan daños muy profundos o que tenga alguna inclinación, como se puede observar en la Figura. 9.

El material del dispositivo se propone hacerlo en acero inoxidable por sus propiedades como facilidad de maquinar, evita la corrosión y su alta resistencia mecánica. Aparte de ser un material que se puede reciclar y tiene una apariencia adecuada a cualquier tipo de decoración.

Se llegó a pensar en un dispositivo rectangular para la fibra óptica, pero por la facilidad de maquinado, de ensamble y estética se decidió recurrir a un diseño circular. Las medidas se tomarán de manera de que sean ergonómicas para una persona promedio, lo que hará fácil su instalación y su mantenimiento.

La ref. [L] ha demostrado que la perdida de intensidad luminosa dentro de la fibra óptica es mínima. Dentro de ese estudio, se realizó una comparación entre diversas formas de iluminación, como los domos, ventas, tubos fluorescentes, etc. Los resultados arrojados por dicho estudio se pueden observar en la tabla 1.

Figuraura 9 Forma de pulir las fibras acopladas al separador

Tabla 1. Estudio comparativo de los niveles de iluminación

Método De Iluminación Cantidad De Lúmenes

Lámpara Fluorescente. 2550 Lúmenes

Ventanas. 4950 Lúmenes

Domos 1558 Lúmenes.

Reflexión 2500 Lúmenes Fibra Óptica. 4000enes.

B. Luminaria Led

Este proyecto ha sido diseñado pensando en reducir el costo de mantenimiento. Es por ello que se ha implementado una innovadora tecnología modular que nos permite sustituir únicamente los módulos en vez de focos completos y fusibles en lugar de balastros.

Cada uno de los módulos consta de 1 LED de alta potencia (1w) situado al centro de cada tablilla como se puede observar en la Figura 10.

Figuraura 10. Simulación de un módulo de 1 LED de 1 watt de alta potencia especial para la luminaria híbrida.

Los 5 LED’s de la luminaria están conectados en paralelo, por lo que a fallar alguno, el resto de los LED’s no son afectados. Cuando esto suceda, el módulo deberá ser remplazado por otro. No es necesario acudir a un técnico, ya que la conexión y desconexión de cada uno de los módulos es muy sencilla.

Estos módulos son especiales para las perforaciones en el gabinete y pueden ser tomados como medida estándar para su cambio.

En el mercado existen diversas luminarias con estos y otros tipos de LED, como la empresa Le Glass 3 LED’s de potencia, cuya fotografía se muestran en la Figura. 11 y sus datos técnicos se muestran en la tabla 2, por lo que nos podemos dar cuenta del bajo consumo de energía e iluminancia de estos dispositivos.

A pesar de que el ángulo de apertura de los LED’s de potencia (120º), es necesario colocar un difusor que distribuya de manera uniforme la luz incluso alrededor de la luminaria. La empresa Brillante Iluminación [2] se ha dedicado a la comercialización de un difusor especial para LED’s que prácticamente no atenúa y distribuye uniformemente la luz.

Tabla 2. Datos técnicos de la luminaria QS-WH de Le Glass

Producto Color Número LED’s

Potencia [W]

Corriente [mA]

Iluminancia[Lumenes]

QS3- WH Blanco 3 4.2 350 135

Figura. 11 Luminaria vanguardista Le Glass de 3 LED’s

Figura. 12 Iluminación LED de un auditorio con Difusores especiales de la empresa Brillante Iluminación

La corriente que normalmente se maneja para iluminación es la corriente alterna, y los LED’s, al funcionar con corriente directa, es necesario colocar un circuito de rectificación en cada una de las luminarias para convertir la corriente alterna en directa. De esta manera, funcionará de manera óptima

C. Unión de Ambas TecnologíasAl conjuntar estas dos tecnologías se obtiene

una luminaria totalmente ecológica que permite que el ahorro de energía sea mayor que en cualquier otra luminaria comercial.

Durante un día soleado en oficinas, estacionamientos, sótanos, etc. carentes de ventanas, domos o cubos, el consumo de electricidad de reduce al 100%, obteniendo una iluminación similar a la de la Figura. 13, adicionalmente de que el diseño del dispositivo que cubre y distribuye los filamentos garantiza la

larga duración y aumenta la eficiencia de la fibra óptica, garantizando una mayor duración de la misma.

Figura. 13 Iluminación natural mediante fibra óptica sin ningún tipo de protección o distribución.

Para su funcionamiento mediante fibra óptica solo se requiere un captador solar (que puede ser móvil o fijo, aunque este último disminuye la eficiencia) ubicado en el exterior, ya sea el techo o alguna pared y acoplado a éste la fibra óptica tendida con delicadeza para evitar daños en ella. Se recomienda introducirla en los techos y paredes del lugar a iluminar con el fin de brindarle una protección extra. Llegando al lugar donde se coloca la luminaria solo basta hacer el acoplamiento. Esto se puede observar de manera gráfica en la Figura. 14

Figura. 14 Colocación de la fibra óptica

En horarios donde la radiación solar es pobre, limitando la capacidad de la fibra óptica, se pueden encender los módulos con tecnología LED’s, los cuales consumen únicamente 5 watts y sustituyen un foco de 40 W.

En cuando al funcionamiento de la luminaria LED solo se requiere una instalación eléctrica convencional y el circuito rectificador ya mencionado.

Por todo lo anterior se decide hacer una luminaria como la mostrada en la Figura. 15, la cual consta con 4 dispositivos protectores y distribuidores de fibra óptica, uno en cada esquina, lo que permite distribuir la luz de manera

uniforme. Los 5 módulos LED se colocan en forma de cruz al centro de la luminaria y bajo éstos un difusor que abre el ángulo de dispersión de los LED.

Adicionalmente, como se hizo mención anteriormente, gracias a la versatilidad de los LED’s podemos crear luminarias especiales, con mayor número de LED’s que aumenten la intensidad luminosa o se puede incrementar la cantidad de fibra óptica, distribuyéndola de la manera más eficaz dependiendo del área.

Con todo lo anterior se obtuvo un diseño como el mostrado en la Figura. 16. Cumpliendo con las expectativas planteadas al inicio.

III. CONCLUSIONES

En el proyecto de investigación, se tiene como finalidad el aprovechamiento óptimo de los recursos renovables para evitar dañar al medio ambiente, con lo que se pretende que sea un proyecto ecológico en la mayor medida posible y procurando hacer conciencia de la importancia de desarrollar las nuevas tecnologías enfocadas al aprovechamiento racional de la energía. Esto se ha logrado gracias al uso de la luz solar y la disminución en el consumo de energía eléctrica, al igual de procurar la utilización de materiales reciclados o reciclables con lo que el daño ambiental de esta innovadora luminaria es de apenas una quinta parte en comparación con una luminaria fluorescente convencional T8.

Figura. 15 Luminaria híbrida

Figura. 16 Dibujo asistido por computadora de la luminaria Hibrida finalizada

El uso de este dispositivo disminuirá de forma significativa los inconvenientes de mantenimiento frecuente en la fibra óptica ya que impide el paso de la humedad y el polvo que afectan directamente la eficiencia de la transmisión de la luz solar.

Por ello, también se calcula que aumentará el tiempo de vida de la fibra óptica de un promedio de 10 años a 25 años, haciendo que esta tecnología sea una opción más rentable.

Este dispositivo aunado a los LED de bajo consumo de energía, hacen que este tipo de luminaria sea más eficiente y rentable, puesto que se reduce la cantidad de fibra óptica. A pesar de requerir una inversión inicial elevada, el pago por el servicio de luz se ve reducido mensualmente, por lo que se espera sea un dispositivo que se pague solo al cabo del tiempo.

Con el uso de este tipo de luminaria, también se reduce el consumo de elementos peligrosos como el gas de mercurio que utilizan algunas lámparas, que son nocivos tanto para los seres humanos como para el medio ambiente.

Una opción adicional es que se puede automatizar el encendido o apagado de los módulos LED de manera más sencilla en oficinas u otro lugares donde se requiere su funcionamiento a cierta hora, disminuyendo aun más el consumo de energía eléctrica.

IV. APÉNDICE

Existen diversas formas de alumbrar espacios carentes de luz natural. Las principales formas son con luminarias LED y tubos fluorescentes. En la tabla 3 se muestra una comparación entre estas 2 formas y la luminaria hibrida.

Tabla 3.Comparación entre algunas formas de iluminación

Tipo de Potencia Iluminancia Vida útil

Luminaria [W] [Luxes] [h]Luminaria 500 LED’s superflux

30 450 50,000

Tubo Fluorescente T12

64 200 10,000

Luminaria Híbrida

(LED) 5(F.O.) 0

22580

50,000216,000

A. Costo de operación

Durante un día común en una habitación iluminada con un tubo fluorescente y ventanas la energía eléctrica se utiliza aproximadamente 6 horas, mientras que la luz solar se utiliza durante 10 horas. Por lo que en una habitación similar sin ventana se deberían de usar 3 luminarias híbridas o 2 tubos fluorescentes T12. En la tabla 4 se puede apreciar el consumo de energía, su costo diario y anual con las condiciones anteriores. En México, el costo del kilowatt por hora (KWh) tiene un costo promedio de 1.20 pesos, es decir, 0.12 dólares.

De esta manera, podemos ver que existe un ahorro del 95.5% de consumo energético que se ve reflejado en nuestro bolsillo.

B. Costo de mantenimiento

En cuanto al costo de mantenimiento, se ve disminuido porque solo constará de hacer los cambios de los módulos individuales en caso de que alguno haya sido dañado y limpiar con un paño seco el exterior de la luminaria. El costo de cada módulo individual se calcula en 6 dólares, en comparación con los tubos que llegan a tener un precio de 100 dólares.

C. Costo inicial

Este, al ser solo un prototipo diseñado para hacer pruebas, se estima un costo de $820

dólares, que se pueden desglosar como se muestra en la tabla 5.

Al pensar en un producto para su comercialización se estima que su costo unitario disminuiría en un 20% al comprar los componentes al mayoreo, es decir, un estimado de $738 dólares, teniendo un mínimo desperdicio de material y tomando en cuenta el costo de manufactura.

Es necesario aclarar que el costo anterior incluye 12 metros (4 tramos de 3 metros cada uno) de fibra óptica y no se recomienda que entre la luminaria y el captador existan más de 5 metros para evitar pérdidas por atenuación. Para que este dispositivo funcione correctamente, es necesario añadir un captador solar y un correcto tendido de la fibra óptica lo que tendría un costo adicional.

Como se vio en la tabla 3, el consumo de luz disminuye de 87.60 dólares anuales a 3.95 dólares, es decir, un ahorro de $83.65 dólares por año, y el costo de la luminaria de $738 dólares. Pese al costo significativamente elevado de la luminaria que se considera como su máxima desventaja, el ahorro en el consumo de electricidad es considerable, y por lo tanto en el costo de operación en un periodo entre 7 y 9 años de uso se recupera la inversión y se contribuye al aprovechamiento eficiente de los recursos.

Tabla 4 . Tabla comparativa de diferentes combinaciones de iluminación

Tipo de luminaria Descripción Consumo por día

Costo de operación por día

Costo de operación anual

2 Tubos T12 sin ventana

Tubos encendidos por 16 horas

2 tubos* 16 horas* 64 watts c/u= 2.04 KWh

0.24 Dólares 87.60 Dólares

2 tubos T12 y ventana con suficiente iluminación natural

Tubos encendidos durante 6 horas. Luz solar por 10 horas

2 tubos* 6 horas* 64 watts c/u= 0.768 KWh

0.10 Dólares 36.50 Dólares

3 Luminarias Hibridas

Led’s encendidos por 6 horas y 10 horas iluminado por fibra óptica

3 luminarias* 6 horas* 5 watt c/u = 0.090 KWh

0.011 dólares 3.95 Dólares

Tabla 5. Desglose del costo del prototipo.

Componente CostoDifusor $10 dls5 Led’s $20 dls5 placas fenóicas $5 dls12 metros de fibra óptica $670 dlsAcero inoxidable $ 100 dlsTornillos, tuercas, soldadura, etc.

$ 10 dls

Tableta de arranque $ 5 dlsTotal $ 820 dls

V. Referencias

[1] Alciro. (30 de Enero de 2011). Alciro.org. Recuperado el 15 de Abril de 2011, de http://www.alciro.org/alciro/diodo-LED_21/diodos-leds-potencia_302.htm[2] Brillante Iluminación . (s.f.). Brillante Iluminación . Recuperado el 19 de Febrero de 2011, de http://www.brillanteiluminacion.com/[3] Chatelain, J. D. (1987). Dispositivos semiconductores. México: Limusa.[4]Crisp, J. (2001). Introduction to Fiber optics. EUA: Oxford.[5] Iluminet. (5 de Octubre de 2008). Diodos emisores de luz de alta potencia. Recuperado el 10 de Marzo de 2010, de www.iluminet.com.mx/diodos-emisores-de-luz-de-alta-potencia-de-1w[6] Jimenez, J. C. (1993). Fibra Óptica, transmición de la luz. España: CEAC.[7] LED's International. (29 de Octubre de 2010). LED's de potencia. Recuperado el 30 de Marzo de 2011, de http://www.ledsinternational.com/espanol/productos/leds-de-potencia.htm[8] Mahlke, G., & Gössing, P. (1987). Conductores de Fibra óptca. Alemania: Morcombo.[9] Metro Light;. (4 de Noviembre de 2008). Manual de instalación fr sistemas de iluminación por fibra óptica. Recuperado el 3 de Febrero de 2009, de http://www.metrolight-es.com/eng_catalogo64.htm[10] Rios, M. (2009). Estudio comprativo de fuentes de iluminación natural. México: Tesis IPN.[11] Sattarov, K. (1977). Fibroóptica. URSS: Mir Moscú.

[12] Sze, S. (1981). Phisics of semiconductors devices. República de Singapur: Johnwiley.[13] Tur, J., & Mrtinez, M. R. (1989). Todo sobre las Fibras Óptias. España: Morcomboo.