Seis décadas de evolución: el alumbrado público vial en EUA y México


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Desde la década de 1950, los sistemas empleados para la iluminación pública vial en México y EUA han atravesado diversas modificaciones, con miras a mejorar sus niveles de eficiencia, consumo energético y eficacia. En dicha época se emplean por primera vez lámparas de gran durabilidad y marcan el inicio de un largo recorrido tecnológico en la evolución de las diferentes lámparas y luminarios que se han utilizado para esta labor

Por Gabriel Torres / Fotografías: cortesía de Gabriel Torres

A la memoria de mi amigo y maestro el ingeniero Emilio Carranza Castellanos, fallecido el pasado 14 de octubre de 2014. Que en paz descanse

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Vialidad iluminada con luminarios para alumbrado público operando lámparas de Vapor de Mercurio (VM) sin color corregido

El alumbrado público vial es un sistema de iluminación exterior utilizado para zonas con tránsito vehicular y peatonal, el cual proporciona visión confortable, agudeza visual, rapidez de percepción y capacidad de visibilidad a los conductores y peatones que hacen uso de calles, calzadas, ejes viales, vías primarias, carreteras, bulevares y autopistas.

Actualmente, en algunas de las principales ciudades de EUA y México se incorporan de forma gradual nuevas tecnologías de lámparas con modernos diseños de luminarios para alumbrado público vial. Su instalación responde a la búsqueda de reducir el consumo de energía y mejorar su eficiencia energética, sin sacrificar los niveles de iluminación requeridos.

En ambos países se están utilizando tecnologías que cuentan con características técnicas de diseño y construcción muy similares. Esta similitud en los usos tecnológicos ha estado presente desde la década de 1950, con un cierto rezago en México para la adopción de los sistemas, si bien la diferencia es de pocos años. Así, se ofrece en este texto un somero recorrido histórico acerca de las diversas tecnologías de iluminación que se han utilizado para los sistemas de alumbrado público vial en ambas naciones, desde la segunda mitad del siglo pasado hasta la fecha. Las modificaciones en sus rasgos operativos han respondido a necesidades de eficiencia en el consumo energético, desempeño visual y durabilidad, que hasta la fecha se siguen explorando en busca de mejores soluciones.

Todas estas tecnologías han coexistido a lo largo de los años, de tal suerte que cuando aún no concluía el proceso de instalación de alguna de ellas, otra ya había aparecido en el mapa. Sus características distintas resultaban más eficaces para ciertas tareas, pero, como sería de esperarse, el reemplazo tomó tiempo, así como la aceptación de la tecnología por parte de los usuarios.

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Vialidad iluminada con luminarios para alumbrado público operando lámparas de Vapor de Mercurio (VM) con color corregido

Antecedentes
Durante las décadas de 1930 y 1940, en EUA y México se contaba con luminarios para alumbrado público vial a base de lámparas incandescentes en posición vertical, con una potencia de 750 W. Pero a partir de la década de 1950, éstas fueron sustituidas por lámparas más eficaces y de mayor vida útil promedio, cuyo principio de operación se basa en la descarga eléctrica de alta intensidad a través de un gas en alta presión.

Este tipo de lámparas era instalado en forma horizontal dentro de luminarios para alumbrado público vial totalmente autobalastrados, que incorporaban las primeras ópticas integradas por un reflector y un refractor.

Para la década de 1950 (1957, específicamente), se instalaron en EUA los primeros luminarios para alumbrado público vial totalmente autobalastrados y fabricados en fundición de aluminio inyectado en alta presión. Por sus características de diseño y construcción, incorporaban un conjunto óptico integrado por un reflector de aluminio y un refractor ovalado de vidrio prismático de borosilicato.

En su interior, mediante un balastro electromagnético y en posición horizontal, se operaba una lámpara de vapor de mercurio (VM) sin corrección de color, con una potencia de 400 W, la cual generaba un flujo luminoso inicial de color blanco frío (que posteriormente se convertía en verde), con una temperatura de color de 4 mil Kelvin (K), un índice de reproducción cromática de 50 y una vida útil promedio de 24 mil horas. Un año más tarde (1958), en México se inicia la incorporación de los mismos luminarios. En el caso de EUA, la instalación de este tipo de luminarios concluyó hasta 1965, mientras que en México se mantuvo hasta 1968 en las principales ciudades del país.

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Vialidad iluminada con luminarios para alumbrado público operando lámparas de Vapor de Sodio en Baja Presión (VSBP)

Si bien la instalación de lámparas de vapor de mercurio sin corrección de color en EUA concluyó hasta 1965, en 1963 se instalaron los primeros luminarios para alumbrado público vial de vapor de mercurio con corrección de color, cuya diferencia principal radica en generar un flujo luminoso de color blanco frío, que ya no se convertía en verde. Su temperatura de color, reproducción cromática y vida útil, no obstante, permanecieron sin modificaciones. En México, por otro lado, en 1964 inició la incorporación del mismo tipo de luminarios con corrección de color. La tecnología terminó de instalarse en las principales ciudades de EUA hasta 1979, mientras que en México concluyó hasta principios de la década de 1980.

A principios 1971, en paralelo, comenzaron a instalarse en EUA las lámparas de vapor de sodio en alta presión (VSAP), con una potencia de 400 W, la cual generaba un flujo luminoso monocromático de color amarillo, con una temperatura de color de 2 mil 100 K, un índice de reproducción cromática de 22 y una vida útil promedio de 24 mil horas. Dos años más tarde, el proceso de instalación inició en México. En las principales ciudades de EUA se instalaron estos luminarios hasta 1988; en las de México, la instalación de estos sistemas concluyó hasta 1989.

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Vialidad iluminada con luminarios para alumbrado público operando lámparas de Vapor de Sodio en Alta Presión (VSAP)

En 1977, de forma alterna, se instalaron luminarios para operar lámparas de vapor de sodio en baja presión (VSBP) con una potencia de 180 W (considerablemente menor que las de alta potencia), con la finalidad de reducir el consumo de energía eléctrica. El uso de las lámparas de VSBP en el alumbrado público vial se centró en áreas donde existían altas concentraciones de neblina o precipitaciones pluviales, pues las características monocromáticas de la luz naranja-rojiza que emitían, con una temperatura de color de 1 mil 800 K, un índice de reproducción cromática de 0 y una vida útil promedio de 18 mil horas las hacía más adecuadas; sin embargo, por sus rasgos operacionales limitados dejaron de instalarse para 1983 en EUA. En México, el proceso de instalación de las lámparas VSAP inició en 1979, aplicado en el mismo tipo de regiones con alta concentración de neblina y precipitaciones pluviales; en 1986 cesó la instalación de esta tecnología.

A partir de 1981, en EUA se instalan luminarios para alumbrado público vial con las mismas características operativas de los que se habían empleado hasta entonces, con dos diferencias primordiales: la introducción de un refractor plano de vidrio claro termotemplado (hasta entonces los refractores eran de forma ovalada y fabricados en vidrio prismático de borosilicato) y la inclusión de lámparas de VSAP con diferentes potencias: 250, 150 y 100 W.

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Vialidad iluminada con luminarios para alumbrado público operando módulos con Diodos Emisores de Luz (LED)

Cabe destacar que su flujo luminoso, temperatura de color, índice de reproducción cromática y vida útil promedio permanecieron sin variaciones respecto de sus predecesoras de 400 W. Su instalación en las principales ciudades de EUA ocurrió entre 1990 y 1998, aunque a la fecha continúan en operación y en espera de ser sustituidos. Para el caso de México, 1984 marca el inicio de la incorporación de los mismos luminarios con potencias de 250, 150 o 100 W. Su instalación en las principales ciudades de México concluyó en 2005 y a la fecha siguen en operación.

Las lámparas con tecnología de aditivos metálicos comenzaron a emplearse en 1993 en EUA, con potencias de 250 o 175 W. Estas lámparas generan un flujo luminoso de color blanco frío, con temperatura de color de 4 mil K, un índice de reproducción cromática de 65 y una vida útil promedio de 20 mil horas. Tres años después comienza la instalación en México. En las principales ciudades de EUA y México, el proceso de instalación concluyó en 2008 y 2010, respectivamente, aunque hasta la fecha continúan en operación y a la espera de ser sustituidos.

Ya en el siglo XXI (2006), se instalan luminarios para alumbrado público vial con módulos con diodos emisores de luz (LED), cuya potencia total ascendía a 180, 150, 120, 100 y 80 W. El flujo luminoso que generan estos módulos es de color blanco frío, con una temperatura de color de 5 a 6 mil K, un índice de reproducción cromática de 70 a 75 y una vida útil promedio de 50 mil horas, más del doble que sus predecesoras.

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Vialidad iluminada con luminarios para alumbrado público operando lámparas de Aditivos Metálicos (AM)

En algunas ciudades de EUA hasta la fecha se han instalado este tipo de sistemas, como en Los Ángeles, California, que cuenta con 140 mil unidades; Washington D.C., con 70 mil unidades; Detroit, Michigan, y Las Vegas, Nevada, con 42 mil unidades cada una; Oakland, California, con 30 mil unidades; San Antonio, Texas, con 20 mil unidades, y en 2017 se instalarán 250 mil unidades en la Ciudad de Nueva York.

En México, el año de inicio de instalación para este tipo de tecnología fue 2009. Entre las ciudades que han incorporado este tipo de tecnologías, se encuentra Othón P. Blanco, Quintana Roo, con 25 mil 500 unidades; Cuernavaca, Morelos, con 15 mil unidades; Tuxpan, Veracruz, con 7 mil unidades; Zapotlanejo, Jalisco, con 4 mil 500 unidades. Además, existen diversos proyectos por ejecutar que instalarán este tipo de sistemas: 60 mil unidades en Torreón, Coahuila; 38 mil unidades en Nezahualcóyotl, Estado de México; 6 mil unidades en Ciudad Delicias, Chihuahua; 9 mil unidades en Navojoa, Sonora; 17 mil unidades en Chalco, Estado de México, y 62 mil unidades en Morelia, Michoacán.

En 2007, casi a la par de la instalación de lámparas LED, se instala otro tipo de luminarios con características distintas. Incorporan un conjunto óptico independiente integrado por reflector facetado de aluminio y un refractor plano o cóncavo de vidrio claro termotemplado, en cuyo interior se opera mediante un generador electrónico de muy alta frecuencia y en posición horizontal una lámpara tubular circular o rectangular de inducción electromagnética, con potencias de 150, 120, 100 u 80 W. Su flujo luminoso es de color blanco frío, con una temperatura de color de 5 mil K, un índice de reproducción cromática de 80 y una vida útil promedio de entre 80 y 100 mil horas (el doble que una lámpara LED).

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Vialidad iluminada con luminarios para alumbrado público operando lámparas de inducción electromagnética (IND)

En algunas ciudades de EUA, hasta la fecha se han instalado este tipo de luminarios, como en Brea, California, 4 mil 500 unidades; Turlock, California, 4 mil unidades; Tempe, Arizona, con 1 mil unidades, y New Jersey, con 110 mil unidades.

Un año después comienza en México la incorporación de los mismos luminarios, en ciudades como Lagos de Moreno, Jalisco: 1 mil unidades; Puebla, Puebla: 5 mil unidades; Acapulco, Guerrero: 39 mil unidades; Linares, Nuevo León: 6 mil unidades; Lázaro Cárdenas, Michoacán: 1 mil unidades; Tampico, Tamaulipas: 8 mil 500 unidades; Villahermosa, Tabasco: 10 mil unidades, y Mérida, Yucatán: 90 mil unidades.

En 2008 inició en EUA la instalación de luminarios fabricados en fundición de aluminio inyectada en alta presión. Éstos incorporan un conjunto óptico independiente, integrado por un reflector multifacetado de aluminio y un refractor plano o cóncavo de vidrio claro termotemplado. En su interior se opera, mediante un balastro electrónico de alta frecuencia y en posición horizontal, una lámpara tubular de aditivos metálicos cerámicos, con potencias de 140 y 90 W. Su flujo luminoso es de color blanco cálido, con temperatura de color de 2 mil 800 K, un índice de reproducción cromática de 75 y una vida útil promedio de 30 mil horas.

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Vialidad iluminada con luminarios para alumbrado público operando lámparas con Aditivos Metálicos Cerámicos (AMC)

A la fecha, en algunas ciudades de EUA se han instalado este tipo de luminarios; tal es el caso de Naples, Florida: 1 mil unidades, y Chicago, Illinois: 16 mil 500, donde también se instalarán en próximas fechas 233 mil 500 unidades.

En el caso de México, en 2009 inicia la incorporación de esta tecnología para alumbrado público vial. Entre las ciudades que cuentan con la tecnología, se cuentan Apodaca, Nuevo León: 28 mil unidades; Durango, Durango: 26 mil unidades; Aguascalientes: 22 mil unidades, y San Luis Potosí: 5 mil unidades. En Monterrey y la Ciudad de México se tiene prevista la instalación de 88 mil y 340 mil unidades, respectivamente, para este año.

A inicios de la década actual, comienzan a instalarse luminarios que incorporan un conjunto óptico independiente, integrado por un reflector facetado de aluminio y un refractor plano de vidrio claro termotemplado, en cuyo interior se opera, mediante un amplificador electrónico de radiofrecuencia y en posición horizontal, una lámpara de plasma, con potencia de 135 W. El flujo luminoso de esta tecnología es blanco frío, con temperatura de color de 4 mil 500 K, índice de reproducción cromática de 80 y vida útil de 50 mil horas. La única ciudad de EUA que cuenta con esta tecnología hasta la fecha es Scottsburg, Indiana, con 1 mil unidades. En México, no se ha introducido.

Vialidad iluminada con luminarios para alumbrado público operando lámparas de Plasma (PLA)

Tendencias
En la actualidad, para sustituir las lámparas de VSAP y AM que aún operan en ambos países, las cuatro opciones viables son los LED, las lámparas de inducción electromagnética, las lámparas tubulares de aditivos metálicos cerámicos y las lámparas de plasma. La incorporación de cada una de las opciones tecnológicas es similar respecto a los criterios de instalación de ambos países.

En EUA, actualmente predominan, en orden descendente, los luminarios que operan módulos de LED, lámparas de aditivos metálicos cerámicos, de inducción electromagnética y de plasma. En México, los luminarios que operan lámparas de aditivos metálicos cerámicos son los más numerosos, seguidos por los módulos de LED y las lámparas de inducción electromagnética. De las cuatro tecnologías, los módulos de LED y las lámparas de aditivos metálicos cerámicos son los contendientes que predominarán por las siguientes décadas en ambos países.
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Gabriel Torres Aguilar
Cuenta con una trayectoria profesional de 23 años en el medio de la iluminación profesional en el área comercial, normalización, certificación, proyectos, consultoría técnica y en pruebas de laboratorio. Es Ingeniero Electricista titulado de la ESIME del IPN. Actualmente se desempeña como Gerente Técnico en la empresa mexicana L.J. Iluminación. Es miembro integrante del SC-34D Luminarios del Comité de Normalización de ANCE y es representante titular ante la sección III-Iluminación de CANAME. Ha pertenecido al programa de Certificación Lighting Consultant de Philips Lighting México.

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