Iluminatul public – istorie si actualitate

Petcu Mihai, Mindaru Alexandru, Stoean Andrei

Grupul Scolar Energetic Campina, clasa a-10-a C

Printre consumatorii de energie electrică, alături de motoarele electrice şi de consumatorii electrotermici se numără şi instalaţiile de iluminat (interior şi exterior).

România, ţară cu tradiţie în exploatarea petrolului se poate lăuda cu primul oraş din lume ale cărui străzi au fost iluminate cu petrol lampant (Bucureşti, 1857). La Craiova, cu trei ani mai devreme fusese introdus iluminatul stradal cu ulei de rapiţă. În anul 1868, la Iaşi a fost aprinsă prima lampă cu arc (alimentată de la pile electrice, deoarece generatorul de curent electric, dinamul va fi descoperit doi ani mai târziu) în grădina casei logofătului Costache Sturdza, din Copou. Istoria iluminatului electric, însă, la noi în ţară începea în anul 1882, când la Bucureşti se punea în funcţiune o centrală electrică, care asigura printr-o linie electrică de 2 kV c.c. iluminatul palatului de pe Calea Victoriei. În 1884 la Timişoara se dădea în funcţiune primul iluminat electric stradal din Europa (cu 731 de lămpi). Poate nu întâmplător, astăzi, una dintre cele mai importante firme de corpuri de iluminat din România este ELBA din Timişoara înfiinţată în 1921.

„Strămoşul” societăţii de electricitate din România (s.c. ELECTRICA s.a.) a luat fiinţă în 1898 la Bucureşti, sub denumirea de „Societatea Română pentru Întreprinderi Electrice Industriale”.La Ploieşti distribuţia de energie electrică în oraş a început în 1902.

Iluminatul exterior presupune iluminatul public (străzi, pieţe, parcuri) şi iluminatul anumitor zone private (grădini, stadioane, şantiere, întreprinderi industriale, faţadele clădirilor...)

Iluminatul public urmăreşte satisfacerea unor cerinţe ale comunităţii locale: ridicarea gradului de civilizaţie, a confortului şi a calităţii vieţii creşterea gradului de securitate a comunităţii locale asigurarea siguranţei circulaţiei rutiere şi pietonale punerea în valoare a aspectului arhitectonic al clădirilor şi peisajului

O instalaţie de iluminat exterior este alcătuită în principal din: stâlpi, fundaţii şi instalaţii de legare la pământ conductoare electrice (aeriene sau subterane) izolatoare cleme şi armături corpuri de iluminat în care se găseşte sursa de lumină, care de obicei este un balon

fluorescent cu vapori de mercur sau de sodiu sau o lampă cu incandescenţă de mare putere (ex. 500W). Baloanele fluorescente au ca dispozitiv auxiliar cu rol în stabilizarea descărcării luminoase o bobină (numită şi balast sau drosser). Cele cu vapori de sodiu au nevoie şi de dispozitive electronice numit ignitere care să declanşeze descărcarea electrică în lampă. Acestea pot fi cu bimetal sau electronice.

cutii de distribuţie, echipamente de măsurare, comandă şi automatizare

1

Instalaţiile de iluminat pentru arterele de circulaţie trebuie să asigure condiţiile necesare pentru ca şoferii să poată percepe şi localiza în timp util, detaliile şi obstacolele ce pot apărea pe traseul de circulaţie. Un obiect poate fi bine văzut când acesta este mult mai iluminat (contrast negativ) sau mult mai întunecat (contrast pozitiv) decât fondul pe care se situează. Pentru faptul că majoritatea obstacolelor de pe arterele de circulaţie sunt întunecate este necesar un iluminat public care realizează un contrast pozitiv. Pentru pietoni este necesară distingerea bordurii trotuarelor, a vehiculelor şi obstacolelor.

Stabilirea nivelului de iluminare a străzilor ţine cont de intensitatea traficului rutier şi pietonal, de vegetaţia din zonă. Se urmăreşte evitarea fenomenului de orbire psihologică care apare în cazul unui contrast insuficient între luminanţa sursei şi cea a obstacolului sau în cazul neuniformităţii repartiţiei luminanţelor. Pentru evitarea fenomenului de orbire se recomandă mascarea surselor cu luminanţă mare folosind materiale opale sau utilizare unor unghiuri de protecţie vizuală corespunzătoare.

Parametrii de calitate ai unui sistem de iluminat exterior sunt: nivelul de iluminare şi uniformitatea iluminării (pentru circulaţia pietonală) luminanţa, care ia în considerare modul în care conducătorul auto percepe razele de

lumină reflectate de suprafaţa unui drum în funcţie de caracteristicile sursei de lumină şi materialul drumului (pentru circulaţia rutieră)

distribuţia luminanţelor în plan orizontal, în câmpul vizual pentru evitarea orbirii psihologice

culoarea luminii (redarea culorilor) nivelul zgomotului acustic al instalaţiei de iluminat (zgomotul) perturbaţiile asupra reţelei de alimentare (undele armonice introduse care perturbă

transmisiile radio-tv) costul

Printre componentele de bază ale iluminatului exterior se numără stâlpii. Cei pentru iluminatul stradal au înălţimi între 6 şi 15 m şi pot fi confecţionaţi din beton armat, lemn sau oţel zincat. Pot fi utilizaţi pentru linii electrice aeriene sau subterane.

Stâlpii pentru iluminatul aleilor şi a parcurilor pot fi din beton armat, oţel sau material plastic, având înălţimi cuprinse între 0,5 şi 5m. Cei din material plastic realizaţi au două straturi (unul din material plastic şi unul de poliuretan) pe o structură metalică zincată, stabilizat împotriva radiaţiilor ultraviolete. La bază au o flanşă cu găuri pentru prinderea pe fundaţie rigidizată cu armătură metalică. Sunt foarte rezistenţi la coroziune. Corpurile de iluminat pot fi montate direct sau pe consolă.

2

Sursele de lumină utilizate la iluminatul stradal trebuie să îndeplinească mai multe condiţii: flux luminos mare eficacitate luminoasă ridicată luminanţă redusă durată de funcţionare mare redarea satisfăcătoare a culorilor funcţionare în orice poziţie uşor de manevrat în vederea instalării şi întreţinerii dimensiuni reduse

În prezent, iluminatul stradal se realizează cu ajutorul lămpilor fluorescente cu vapori de mercur sau de sodiu. El are un caracter local (pe o anumită zonă), spaţiul înconjurător rămânând întunecat (lămpile dau o iluminare mai mare pe orizontală decât pe verticală, evitându-se fenomenul de orbire). Lămpile fluorescente cu vapori de mercur sau de sodiu funcţionează pe baza fenomenului de luminiscenţă care constă în emiterea de către o substanţă (numită luminofor depusă pe sticla lămpii) a unei radiaţii electromagnetice sub influenţa electronilor care se deplasează în câmpul electric dintre doi electrozi.

Corpurile de iluminat stradal sunt prevăzute cu dulii E40 (Goliath), difuzor din sticlă termorezistentă sau policarbonat şi reflector din aluminiu. Ele trebuie să protejeze lampa la şocuri mecanice mari, la factorii atmosferici, la vaporii corozivi, la agenţii biologici (păsări, insecte…)

Pentru iluminarea parcurilor, grădinilor, faţadelor se folosesc proiectoarele care asigură un iluminat general, uniform şi fără contraste. Ele au dezavantajul că provoacă efectul de orbire prin nerepartizarea corespunzătoare a fluxului luminos, nefiind indicate la iluminarea căilor de circulaţie rutieră sau pietonală.

Iluminatul exterior cu lămpi cu vapori de mercur se utilizează în cazul halelor industriale sau al iluminatului stradal. Ele oferă o lumină alb-albăstruie, rece. Au cost relativ redus şi durată de viaţă ridicată, dar au caracteristici reduse de redare a culorilor, durată mare de relansare după stingere (5minute) şi distorsionează puternic forma curentului. Au nevoie pentru stabilizarea

3

descărcării de o bobină şi, pentru că aceasta absoarbe energie reactivă din circuit, înrăutăţind factorul de putere, (cosφ = 0,6) au nevoie şi de un condensator.

Iluminatul exterior cu lămpi cu vapori de sodiu se utilizează pentru iluminatul stradal, spaţiilor largi şi al tunelurilor. Acestea oferă o lumină galben-portocalie, caldă. Au eficienţă luminoasă ridicată şi durată de viaţă mare, dar redau slab culorile, au preţ ridicat, durată mare de relansare (8 minute) şi distorsionează forma curentului. Au nevoie de bobină pentru stabilizarea descărcării şi de un dispozitiv de amorsare a descărcării numit igniter (acesta dă un impuls de tensiune mărită favorizând apariţia descărcării în lampă). El poate fi cu bimetal sau electronic. Cel electronic este format din dispozitive electronice (tiristor, triac). El se bazează pe fenomenul de încărcare-descărcare a condensatorului, mărind durata de funcţionare a lămpii şi scăzând consumul de energie.

În ultima perioadă au apărut lămpi de exterior cu LED şi lămpi economice. Implică cost ridicat şi au eficacitate redusă. Pot fi alimentate în curent alternativ sau în curent continuu cu ajutorul unor transformatoare şi redresoare. Se pot alimenta cu ajutorul panourilor solare. Avantajele lor ar fi:

realizarea unei iluminări uniform distribuite consum de energie redus elimină impresia de pâlpâire a luminii în cazul variaţiilor de tensiune rezistente la şocuri şi vibraţii şi la variaţii de temperatură nu emit radiaţii UV sau IR, vapori de Pb sau Hg, se pot recicla au durată mare de viaţă şi se pot realiza în diferite culori.

Iluminatul exterior prezintă câteva caracteristici specifice comparativ cu cel interior. Astfel: lipseşte iluminatul indirect provocat prin reflexia şi difuzia luminii pe anumite

suprafeţe. Iluminarea se face direct de la sursa de lumină înălţimea de montare a corpurilor de iluminat este mai mare decât la iluminatul

interior pentru a se evita efectul de orbire la pietoni sau conducătorii auto corpurile de iluminat necesită o întreţinere mult mai atentă din cauza intemperiilor

(ceaţă, ploaie, praf, vapori toxici) altfel randamentul lor scade multExistă mai multe tipuri de sisteme de iluminat a căilor de circulaţie rutieră:

4

sisteme de iluminat cu amplasare unilaterală (pentru străzile înguste cu maxim două benzi de circulaţie)

sisteme de iluminat cu amplasare bilaterală alternantă (pentru străzi înguste cu 2-3 benzi de circulaţie)

sisteme de iluminat cu amplasare bilaterală faţă în faţă (pentru străzi foarte largi cu mai mult de 3 benzi de circulaţie)

sisteme de iluminat cu amplasare axială (pentru căile de circulaţie cu peluză centrală) sisteme de iluminat destinate autostrăzilor sisteme de iluminat destinate zonelor particulare ale căilor de circulaţie (intersecţii,

curbe, pante, poduri)

Iluminatul stradal este necesar să fie dotat cu echipamente inteligente care să asigure: aprinderea/stingerea în funcţie de starea de iluminare locală sau în funcţie de un orar

prestabilit semnalizarea apariţiei unor defecte transmiterea de la distanţă a comenzii de aprindere/stingere cunoaşterea consumurilor energetice dintr-un punct central aflat la distanţă de lampă

Aceste echipamente pot fi: un ceas programator pentru stabilirea intervalului de funcţionare a lămpii o celulă fotoelectrică pentru aprinderea/stingerea iluminatului în funcţie de

iluminatul natural automate programabile care să comande automat aprinderea/stingerea lămpii;ele pot

depista defectele sau pot trimite consumurile energetice înregistrate

Exemplu de sistem inteligent de iluminat stradal:

O soluţie modernă în iluminatul stradal este cel cu cu panouri solare, care implică, însă, costuri ridicate. La Bistriţa, de exemplu, a fost montat în martie 2010, un astfel de stâlp a cărui valoare se ridică la 3000 euro bani donaţi de o fundaţie americană. Şi la Oradea, două luni mai târziu au fost montate asemenea sisteme de iluminat.Celulele solare sunt monocristaline sau policristaline siliconice, au puterea 100-200W, sunt dotate cu acumulatori din plumb şi au un sistem de control realizat cu un microcomputer inteligent, cu protecţii la scurtcircuit şi suprasarcină şi pornire/automată a lămpii în funcţie de lumina naturală.

Există şi soluţia alimentării lămpilor cu un minigenerator eolian.

5

Panourile solare sunt formate din celule fotovoltaice legate în serie sau în paralel, realizate din materiale semiconductoare (fotodiode sau fototranzistoare) care au rolul de a transforma energia luminoasă în energie electrică.

Celulele solare pot fi de mai multe tipuri: monocristaline, policristaline, amorfe, film subţire, CIS, CdTe, CIGS cele mai performante fiind primele două tipuri.

Principiul de funcţionare al panourilor solare este următorul: Fluxul de lumină 1, format din particule foarte mici numite fotoni cade pe suprafata

celulelor solare formate din material semiconductoare 2. Fiecare foton cedează energia lui unui electron din materialul celulei solare, care se desprinde de pe orbită şi devine electron liber. Ia naştere un curent electric care este înmagazinat în acumulatori. Seara, curentul electric înmagazinat în acumulatori alimentează lampa. Panoul solar este format din mai multe straturi: unul negativ (3), unul izolator (4), unul pozitiv (5).

În loc de concluzie:Pentru realizarea unui mediu luminos, confortabil şi ecologic tendinţele moderne în

iluminatul exterior sunt: utilizarea balasturilor electronice pentru lămpile cu vapori de sodiu utilizarea corpurilor de iluminat stradal cu module de LED-uri alimentarea corpurilor de iluminat stradal cu energie solară acordarea unei atenţii sporite întreţinerii corpurilor de iluminat; alegerea cu grijă a

materialelor din care acestea se confecţioneazăAstfel scade emisia de CO2, creşte eficienţa utilizării energiei electrice, creşte durata de viaţă

a lămpii, se pot obţine diferite nuanţe de lumină, scade nivelul de poluare, contribuind la îmbunătăţirea stării de sănătate al populaţiei.

Bibliografie:

1.Niculae Mira, Constantin Neguş – Instalaţii şi echipamente electrice, EDP Bucureşti, 19952.Normativ pentru proiectarea sistemelor de iluminat rutier şi pietonal. Indicativ NP 062-023. Alexandru Iulian Stan, Traian Cănescu - Aparate, echipamente şi instalaţii de electronică

industrială, EDP Bucureşti 19954. N. Golovanov, C.Toader, I. Dumitriu - Consumatori de energie electrică, UPB Bucureşti

20055.INTERNET

6