Puntos clave al elegir e instalar un sistema de iluminación LED para criadores
El objetivo de este artículo es ofrecer al lector una visión general de los sistemas de iluminación LED, cómo funcionan y en qué se diferencian los distintos sistemas disponibles en la industria avícola. Es importante conocer los principios básicos y la mecánica a la hora de considerar qué sistema se adapta mejor a las necesidades de cada uno.
Algunas preguntas clave que hay que hacer al posible proveedor:
1. Eficiencia - Lumen por vatio del sistema.
2. Uniformidad de la luz - Los puntos oscuros y las sombras provocan huevos en el suelo.
3. Vida útil - ¿Cuántas horas puedo esperar del producto?
4.
5. Facilidad de instalación: es importante que el producto sea fácil de instalar. Facilidad de instalación: es importante tener en cuenta los costes de instalación en el presupuesto.
6. Costes de funcionamiento: en función de los costes de instalación, los costes de funcionamiento pueden variar. Costes de funcionamiento: en función de los costes de instalación, eficiencia, mantenimiento y vida útil
Algunos términos clave de la iluminación:
- Lumen (lm): Luz visible emitida por una fuente.
- Lux (Lx) o pie candela (fc): Medida de la luz a distancia.
- Colour Temperature - Kelvin (K): >5,000K are called cool colors (bluish white), neutral white is around 4,000K-5000K, while <3,000K are called warm colors (yellowish white through red). Warm colors 2700K (red spectrum) of light are best for pullet rearing and production, while broilers will perform equally over a range of colors as high as 5000K (blue /green spectrum).
- Lumen por vatio: Luz visible generada por cada vatio de potencia consumida.
- Uniformidad: Una buena uniformidad significa niveles uniformes de luz sin sombras ni puntos oscuros.
- Diodo emisor de luz (LED): Fuente luminosa semiconductora que emite luz cuando circula una corriente a través de ella.
- Vida útil LM70: La norma para determinar la vida útil de los LED se basa en las horas que tardarán en depreciarse hasta el 70% de la potencia luminosa inicial.
ELEMENTOS ESENCIALES DEL DISEÑO DE LAS LUMINARIAS LED
El LED
El LED o diodo emisor de luz puede ser el componente más importante de la luminaria, pero es sólo uno de los muchos componentes necesarios para que el producto sea apto para funcionar a tiempo completo en un gallinero. Como en todo, se paga por lo que se obtiene. Los LED de marca más caros ofrecen una vida útil más larga y una mayor eficiencia.
El conductor
Los chips LED suelen funcionar con tensión continua. Por lo tanto, las luminarias LED necesitan un controlador que convierta la tensión de CA en la tensión de CC necesaria. Los controladores están integrados en la luminaria, como suele ocurrir con las bombillas o los tubos LED, o son externos, con un único controlador que alimenta varias luminarias. Cuando una luminaria LED falla, casi siempre es un problema del driver y no de los chips LED. Por lo tanto, tiene sentido utilizar un driver externo en un gallinero. Además, los controladores externos que alimentan múltiples luminarias pueden ser unidades de grado industrial que ofrecen muchas ventajas sobre los controladores internos.
La carcasa
Las naves avícolas se lavan con regularidad utilizando un lavado a alta presión con detergentes químicos. Es importante asegurarse de que el producto que elija haya sido diseñado para este entorno. Los productos deben tener una clasificación mínima de IP67, pero lo ideal es un IP69 que cubra los chorros de agua directos.
El regulador de intensidad
El regulador no es una verdadera pieza de la luminaria, pero una parte importante del sistema es la funcionalidad de regulación del producto. Es fundamental que la luminaria se atenúe suavemente y sin parpadeos de 0 a 100%. Asegúrese de que el dimmer tiene una entrada de 0 a 10V para controlar desde un ordenador ambiental o PLC.
El disipador térmico
La vida útil de un LED depende directamente de su temperatura de funcionamiento. Cuanto más frío funcione, más durará. Por esta razón, evite que los globos LED estén en un "tarro de mermelada" o en una cubierta sellada para evitar el sobrecalentamiento y el fallo prematuro. El tamaño del disipador de calor en relación con la potencia es también muy importante. Busque siempre un disipador de calor de aluminio de gran tamaño.
La vida útil del LED se basa en un mantenimiento del flujo luminoso (LM) de LM70, que es el número previsto de horas que tardará el LED en alcanzar el 70% de su flujo luminoso original. Cuanto más caliente funciona un LED, más rápido se deprecian sus lúmenes. Para determinar el LM70, los fabricantes prueban los chips a lo largo del tiempo, controlando cómo se deprecia la salida de lumen y luego utilizan estos datos para proyectar la vida útil esperada. Estos datos deben estar disponibles y pueden utilizarse como criterio de compra. A continuación se muestra un ejemplo de los resultados de una prueba de depreciación del flujo luminoso de un LED. Se coloca una sonda de temperatura en la placa de aluminio del LED para medir la temperatura máxima de la carcasa y una segunda sonda a 20 mm del disipador térmico para medir la temperatura ambiente.
IMPORTANCIA DE LA UNIFORMIDAD Y DISTRIBUCIÓN DE LA LUZ
Al instalar cualquier sistema de iluminación para salas de producción, el objetivo principal es trabajar siempre para eliminar cualquier sombra potencial. Donde hay sombras hay huevos de suelo.
Sistemas manuales de cajas nido independientes
Diseñar la iluminación de los sistemas de nidales puede ser todo un reto. Los mejores resultados suelen conseguirse cuando se minimizan las sombras, se mantiene la uniformidad y se alcanzan niveles de luz de unos 80 Lux. Un error común es utilizar menos luces y más potentes para alcanzar los niveles medios de Lux requeridos, pero esto provoca más sombras causadas por las cajas nido. Por ejemplo, en un nidal manual de 12 m de ancho se pueden conseguir suficientes luxes con dos filas de luces, pero el resultado son demasiadas sombras alrededor de las cajas nido. Este problema se resuelve utilizando 4 filas de LED con un espaciado optimizado, lo que reduce drásticamente las sombras y, por lo tanto, los suelos. El objetivo de uniformidad en las secciones libres de nidos del nidal manual es del 80%.
El nido comunitario y el sistema de estilo estadounidense
Las instalaciones de estos sistemas suelen ser más sencillas y presentan mínimos problemas de sombras. Un nido comunitario con una instalación habitual al estilo estadounidense (1/3 de zona de rascado y 2/3 de lamas) tendría normalmente 4 filas de luces. Las filas exteriores deben estar cerca de las paredes laterales para iluminar esta zona, normalmente oscura, y las dos filas interiores se colocan normalmente por encima del escalón hacia las lamas para evitar sombras en la zona del escalón. Algunos diseñadores preparan la disposición de la iluminación de modo que los niveles de Lux disminuyan más cerca del nido. Esto tiende a atraer a las aves hacia la oscuridad y el nido. Intente conseguir una uniformidad del 80% en la zona de rascado, lo que no siempre es posible si la luz disminuye hacia los nidos.
Un proveedor experimentado de LED agrícolas necesitará las dimensiones de la nave (longitud, anchura y altura del tejado) y la disposición de los nidales y comederos. Con esta información, crearán un modelo de simulación que se utilizará para diseñar una disposición de la luz con sombras mínimas y una distribución uniforme de la luz a los niveles de Lux requeridos (véanse los ejemplos siguientes).
IMPULSORES INTERNOS Y EXTERNOS
Los chips LED funcionan con una corriente continua de baja tensión. La red suministra una corriente alterna de 110/220 V que suele ser convertida en 12, 24, 36 o 48 V CC por un controlador de LED. Los controladores (transformadores) regulan la alimentación de un solo LED o de una cadena de LED. En la actualidad existen LED de corriente alterna directa, pero no se recomiendan para la iluminación de aves de corral. Estos chips se apagan cada medio ciclo de la red o cada centésima de segundo en un sistema de red de 50 Hz, cuando la tensión es de 0 V o casi. Esto puede parecer un parpadeo para las aves y causarles estrés.
Los controladores integrados se incorporan a una sola luminaria LED, mientras que los controladores externos pueden alimentar varias luminarias LED. Los controladores integrados ofrecen una protección limitada contra los cortocircuitos, la sobrecorriente, la sobretensión y las interferencias electromagnéticas (EMI) causadas por la conmutación de los motores eléctricos (el gallinero moderno tiene muchos motores eléctricos). La mayoría de los fallos de las bombillas LED se deben a un fallo del controlador integrado y no a los propios LED.
Los principales fabricantes de iluminación para aves de corral han comprobado las ventajas de utilizar controladores externos. Es importante tener en cuenta las siguientes características y ventajas:
- Caída de tensión: al elegir un sistema de baja tensión, tenga en cuenta que son propensos a sufrir una caída de tensión a lo largo de toda la casa. Cuanto más bajo sea el voltaje, más susceptible será el sistema. Un sistema de 12 V es especialmente propenso a las caídas de tensión, que pueden hacer que la parte delantera de la casa sea más luminosa que la trasera. Un sistema de 48V es 3 veces menos susceptible comparado con un sistema de 12V. Una caída de tensión se puede mitigar con el cable de calibre correcto. Un proveedor de confianza siempre tendrá en cuenta la caída de tensión a la hora de preparar los diagramas de cableado y las instrucciones de instalación.
- Seguridad - La tensión inferior a 50 V se considera segura y no requiere certificado de conformidad para su instalación en el lado de CC de la instalación. Los sistemas de baja tensión tienen un controlador externo montado en la sala de control de la casa que proporciona alimentación de baja tensión a todo el circuito eliminando el riesgo de descarga eléctrica.
- Lavado y desinfección - Los circuitos de alimentación de CA, a diferencia de los sistemas de baja tensión, son susceptibles de cortocircuitos causados por el agua en un conducto después de un ciclo de lavado, lo que a menudo provoca la pérdida de todas las bombillas LED de un circuito.
- Estabilidad - El uso de un driver externo (en lugar de las pequeñas unidades integradas) significa que se puede utilizar una unidad de tipo más industrial para alimentar muchas luces. Los controladores externos más grandes tienen una protección muy superior contra los picos de tensión y no se ven afectados por EMI.
- Corrección del factor de potencia (PFC) - La PFC aumenta el factor de potencia de una carga, mejorando la eficiencia del sistema de distribución al que está conectada. Es importante seleccionar un sistema con factor de potencia corregido para garantizar la máxima eficiencia.
- Atenuación - Al disponer de un driver externo, el atenuador puede situarse entre el driver y los LEDs, eliminando así los problemas de compatibilidad asociados a los drivers integrados "atenuadores".
LA IMPORTANCIA DE LA ATENUACIÓN
Una nave de cría puede tener hasta 200 luces, todas las cuales deben atenuarse uniformemente sin parpadear. Para disminuir a niveles muy bajos de Lux (80 Lux hasta 2 Lux), el sistema debe ser capaz de atenuar hasta un mínimo del 2,5%. Para una simulación real del crepúsculo al amanecer, el sistema debe poder regularse hasta el 0%. Muchos sistemas LED vendidos a la industria agrícola afirman que pueden regularse hasta el 0%, pero a menudo no es así. En realidad, muchos se apagan entre el 5 y el 10%.
Los dos métodos habituales para regular los LED son la reducción de corriente constante (también conocida como regulación analógica) y la modulación por ancho de pulsos (PWM).
Regulación analógica (reducción de corriente constante)
La regulación analógica o (reducción de corriente constante) es adecuada para bombillas o tubos con controladores integrados alimentados con corriente alterna de alta tensión. En estos sistemas, el dimmer estrangula la corriente a los drivers integrados que a su vez estrangulan la corriente a los LEDs. Esta forma de regulación es propensa a problemas de compatibilidad, especialmente cuando se tienen muchas luces en un solo regulador. Los niveles mínimos de regulación están limitados a entre el 5 y el 10%. Además, algunas unidades se encienden o apagan antes que otras a niveles bajos, lo que hace que la regulación crepúsculo-amanecer sea problemática.
Modulación por ancho de pulso (PWM)
PWM es un método muy común de atenuación de las luces LED que funciona encendiéndolas y apagándolas muy rápidamente (pulsación) durante periodos que visualmente aparecen como una luz atenuada fija. El nivel de brillo se ajusta mediante el ajuste del porcentaje de tiempo que las luces están encendidas (100%) y el tiempo que están apagadas (0%). La frecuencia utilizada habitualmente es superior a 700 Hz, lo que supera ampliamente el umbral de parpadeo que puede detectar un pájaro (+-100 Hz).
Conclusión:
Utilice la herramienta adecuada para el trabajo. Hágalo bien desde el principio hablando con una empresa especializada en iluminación avícola. Opte por un disipador de calor de aluminio. Cíñase a lo básico: blanco cálido para las reproductoras, cuanto más uniforme mejor, sin sombras, intensidad objetivo de 80 Lux y atenuación suave sin parpadeos.
Nota del autor: Un agradecimiento especial a Philip Malherbe de Sunbird Poultry Lighting por las imágenes y la ayuda técnica.