La luminaria tipo lágrima (teardrop) es una luminaria suspendida de uso exclusivo en salas limpias, cuya sección transversal tiene forma de lágrima; se sujeta justo debajo del perfil T del techo (T-bar), entre dos filtros HEPA o dos FFU. Su razón de existir es una sola: en una sala limpia de flujo unidireccional el techo está cubierto por completo de filtros, no queda sitio para paneles empotrados, y una luminaria colgada dentro de la corriente de aire no puede alterar el flujo laminar. Este artículo utiliza un esquema de flujo de aire para explicar la función de la forma de lágrima, compara las diferencias entre los cuatro tipos de construcción que hay en el mercado y presenta el cálculo de la iluminancia y del número de unidades.
El dilema del techo de una sala limpia: si los filtros lo ocupan todo, ¿dónde va la luz?
En una sala limpia de flujo unidireccional ISO 4–6 (Class 10–1000), casi cada módulo de la retícula del techo es la cara de salida de un FFU o de un filtro HEPA, y el aire baja en vertical a 100–200 fpm (unos 0.5–1.0 m/s). El panel empotrado típico de oficina paga aquí dos precios:
- ▸Un filtro menos: la luminaria ocupa un módulo, ese módulo deja de aportar aire filtrado y la cobertura de filtros del techo disminuye.
- ▸Un sellado más: la norma GB 50073-2013 (Código de diseño de plantas limpias) §9.2.2 establece que las luminarias de alumbrado general de una sala limpia deben montarse adosadas al techo, a la vista; si se empotran en el techo, la junta de montaje debe contar con un sellado fiable y debe emplearse una luminaria específica para salas limpias. Cada luminaria empotrada es un agujero más abierto en el techo.
La patente estadounidense US 5,313,375, de 1994, describe la solución con claridad: dar a la luminaria forma de lágrima, suspenderla del perfil T del techo (T-bar) estándar, entre los filtros HEPA, con los costados lisos para que el flujo laminar que pasa a ambos lados no se vea perturbado. Eso es la luminaria tipo lágrima.
Flat panel vs teardrop under unidirectional flow
Left: a recessed panel takes a filter cell and drags eddies under its flat base; right: a teardrop hangs below the grid and lets the flow slide past and rejoin
Qué es la luminaria tipo lágrima: forma, montaje y sus límites
Si se corta la sección de una luminaria tipo lágrima, arriba hay una cara estrecha de unos 50 mm de ancho que se asienta justo bajo el perfil T de 2 pulgadas; hacia abajo primero se ensancha y luego se cierra en un arco. El aire que sale de los filtros de ambos lados se desliza pegado a la carcasa y vuelve a unirse enseguida debajo de la luminaria, sin arrastrar la bolsa de turbulencia que deja una luminaria de fondo plano. Arriba no hay ninguna superficie plana donde se deposite polvo, los costados son una superficie curva continua y la limpieza no deja rincones muertos.
Hay dos formas de montaje: con tornillos de cabeza T fijados al perfil, como unidad individual o encadenadas extremo con extremo en una fila; en techos sin retícula se fijan con tornillos autorroscantes a la superficie del techo.
La misma patente reconoce con franqueza su límite: con este montaje normalmente solo cabe una fila de tubos cada 4 pies, y la emisión luminosa queda limitada. Por eso elegir luminarias tipo lágrima no es solo «cuántas comprar»: primero hay que calcular la iluminancia, y más adelante se muestra el cálculo.
Comparativa de los 4 tipos de luminaria tipo lágrima del mercado
Todas las luminarias tipo lágrima se parecen por fuera; la diferencia está en cómo se fabrica el cuerpo, si la fuente de luz se puede sustituir y cómo se encadenan. En el mercado hay, a grandes rasgos, cuatro tipos de construcción:
| Tipo | Material del cuerpo | Fuente de luz | Si el tubo falla | Encadenado y cableado | Características y coste |
|---|---|---|---|---|---|
| A Acero con pintura en polvo + tubo | Chapa de acero laminada en frío con pintura en polvo blanca; algunas marcas ofrecen opción en aluminio o acero inoxidable | Tubo fluorescente T8/T5 o tubo LED | Se cambia el tubo | Cableado luminaria por luminaria, principalmente | Barata y la de mayor historial; la pintura se tiza y desprende partículas al cabo de unos años, justo debajo de la salida de aire |
| B LED integrado (marcas europeas y americanas) | Carcasa de aluminio aerodinámica | Módulo LED incorporado, 2,250–8,000 lm por unidad | No se puede cambiar solo el tubo; se sustituye la unidad completa | Conectores rápidos en fila | Alto flujo luminoso por unidad, regulación DALI opcional; la protección habitual es solo IP40 y la temperatura de trabajo 0–35 °C |
| C LED integrado en PC extruido (China continental) | Carcasa de PC extruido, unos 1200×45×84 mm | LED incorporado, declara L80 de unas 54,000 h | Se sustituye la unidad completa | Conexión rápida enchufable | Protección alta IP65 e IK05; la carcasa de PC es sensible a los compuestos de azufre y a algunos productos de limpieza |
| D Cuerpo de aluminio extruido + tubo Philips T8 LED sustituible | Canal de aleación de aluminio extruido + tapa de cableado en PC+GF | Philips MASTER LEDtube 13 W/2100 lm/50,000 h, intercambiable por tubo de 4000 K o de luz amarilla | Se desenrosca el tubo y se pone uno nuevo; la luminaria no se toca | Conector rápido 3 Pin incluido en la luminaria, línea principal con conductor de hasta 2.4 mm | Sin desprendimiento de pintura, bajo coste de sustitución del tubo, 100–240 V; menor flujo luminoso por tubo que las integradas, hay que calcular el número de unidades |
Las especificaciones de A–C de la tabla proceden de las hojas técnicas públicas de productos representativos de cada tipo; describen «la construcción habitual de ese tipo», no valores garantizados de un modelo concreto. D corresponde a las especificaciones de la luminaria LED tipo lágrima para salas limpias.
Ninguno de los cuatro tipos es absolutamente mejor o peor; lo que de verdad marca la diferencia son tres cosas.
1. El cuerpo al cabo de diez años: ¿desprende partículas o no?
En una sala limpia, lo que la pintura en polvo más teme no es el rayado, sino el envejecimiento. Tras algunos años de uso la pintura se tiza y suelta partículas finas, y la luminaria tipo lágrima cuelga justo debajo de la salida de aire y justo encima de la superficie de trabajo. El aluminio extruido no tiene capa de pintura que pueda desprenderse; el precio es que cualquier roce deja una raya visible. Pero la luminaria está colgada a una altura que nadie alcanza, la probabilidad de rayarla es baja, mientras que el desprendimiento de partículas ocurre todos los días.
2. Cuando falla: ¿cambiar el tubo o la unidad completa?
El LED integrado tiene un flujo luminoso alto por unidad, pero si falla el módulo LED o el driver solo cabe sustituir la unidad completa y volver a acoplar los conectores rápidos. La construcción con tubo sustituible convierte el componente de menor vida en un consumible: el Philips MASTER LEDtube está especificado para 50,000 h (con mantenimiento del flujo luminoso del 70%) y 200,000 ciclos de encendido; si falla, basta subir a la escalera, desenroscar el tubo y poner uno nuevo, sin tocar la luminaria ni el cableado. Para una sala limpia, cada desmontaje de luminaria que se evita es una entrada de obra menos.
3. Encadenado: qué sección de conductor admite el conector rápido
Una fila de luminarias tipo lágrima se encadena con conectores rápidos, lo que ahorra pelar y terminar conductores en cada luminaria. La diferencia está en la sección que admite el conector: con un conector que acepta 2.4 mm, la línea principal puede usar conductor de 2.0 mm sin bajar a 1.6 mm, el mismo circuito puede dimensionarse para 16–20 A y se encadenan más luminarias por circuito; con un conector que solo acepta hasta 2.0 mm, los circuitos deben fraccionarse más.
Sin difusor vs difusor de PC desmontable: Class 1000 es la línea divisoria
| Aspecto | Sin difusor | Con difusor de PC desmontable |
|---|---|---|
| Posición de la fuente de luz | Tubo T8 de vidrio esmerilado expuesto dentro del reflector | Tubo cubierto por el difusor de PC |
| Cambio de tubo | Basta desenroscar el tubo | Se retira el difusor de PC y se cambia; el difusor se puede montar y desmontar repetidamente |
| Luz | Directa, alta eficiencia | Suavizada por el difusor de PC, menor deslumbramiento |
| Limpieza | Se limpian la carcasa y el tubo | El exterior es una superficie continua, admite limpieza húmeda |
| Aplicación | Zonas limpias generales de electrónica y optoelectrónica ISO 7–8 (Class 10,000 y menos exigentes) | Class 1000 (ISO 6) y clases más estrictas, zonas GMP con limpieza húmeda o desinfección por pulverización periódicas, lugares con riesgo de impacto |
El criterio es sencillo: a partir de Class 1000 (ISO 6) y clases más estrictas se añade el difusor; el tubo, el portalámparas y los contactos quedan cubiertos, y si el tubo se rompe los fragmentos no caen en la zona limpia. Hay que tener en cuenta que las piezas de plástico, como el difusor de PC y el portalámparas, se ven afectadas por los compuestos de azufre, los disolventes derivados del petróleo y algunos productos de limpieza; al seleccionar, informe al proveedor de los productos de limpieza que se usan en la instalación.
Cuánta iluminancia hace falta y cuántas luminarias tipo lágrima instalar
| Fuente | Zona | Iluminancia del alumbrado general |
|---|---|---|
| GB 50073-2013 §9.2.3 | Salas de producción de salas limpias sin ventanas de iluminación natural | 200–500 lx |
| GB 50073-2013 §9.2.3 | Salas auxiliares, salas de descontaminación de personal y materiales, esclusas de aire, pasillos | 150–300 lx |
| GB 50472-2008 §12.2.1 | Salas de producción principales de salas limpias de la industria electrónica | 300–500 lx |
| GB 50472-2008 §12.2.1 | Salas de trabajo auxiliares, salas de descontaminación, esclusas de aire y pasillos de plantas electrónicas | 200–300 lx |
La GB 50073-2013 §9.2.4 exige además una uniformidad de iluminancia del alumbrado general no inferior a 0.7. Las zonas de proceso de las fábricas de semiconductores y de pantallas suelen fijar valores más altos; la documentación de diseño de salas limpias de los fabricantes japoneses de iluminación toma como objetivo habitual unos 1,000–2,000 lx en la superficie de trabajo.
El número de unidades se estima por el método de los lúmenes: Número de tubos = iluminancia objetivo × superficie ÷ (flujo luminoso por tubo × factor de utilización × factor de mantenimiento). Calculando con el supuesto de un tubo de 2100 lm, factor de utilización 0.6 (interior blanco, luminaria colgada baja) y factor de mantenimiento 0.8:
| Iluminancia objetivo | Tubos simples de cuatro pies por cada 100 m² | Superficie media cubierta por tubo |
|---|---|---|
| 300 lx | 30 tubos | unos 3.3 m² |
| 500 lx | 50 tubos | unos 2 m² |
| 750 lx | 75 tubos | unos 1.3 m² |
| 1,000 lx | 100 tubos | aprox. 1 m² |
Cuando todos los perfiles de 1200 mm llevan tubos simples encadenados sin huecos, cada tubo cubre unos 1.44 m², lo que equivale a unos 700 lx: ese es el techo del tubo simple. Para objetivos más altos hay que pasar a la versión de dos tubos o colgar luminarias también en los perfiles transversales de 600 mm. Estas cifras son solo una primera estimación; la distribución definitiva debe calcularse con software de iluminación sobre el plano de planta y el plano de retícula del techo.
Zona de luz amarilla (fotolitografía): la luz blanca de 6500 K no se puede usar directamente
La zona de litografía debe bloquear las longitudes de onda cortas que exponen la fotorresina; los fabricantes de fotorresina suelen exigir filtrar todo por debajo de 500 nm. El LED blanco de 6500 K tiene un pico de luz azul muy intenso cerca de 450 nm y no se puede instalar directamente en la zona de luz amarilla. La luminaria tipo lágrima con tubo sustituible ofrece aquí una ventaja práctica: el cuerpo no cambia, basta montar un tubo LED de luz amarilla o añadir una funda filtrante de color ámbar sobre el tubo. Al elegir el tubo de luz amarilla, pida al fabricante el espectro en escala logarítmica, porque bastantes productos conservan lóbulos laterales en 420–450 nm que no se aprecian en un espectro lineal convencional.
Las 7 preguntas que conviene hacer al proveedor antes de comprar
- 1¿El cuerpo es de aluminio extruido, de acero pintado o de PC extruido? Si es pintado, pregunte qué medidas hay contra el desprendimiento de partículas cuando la pintura envejezca.
- 2¿Se puede sustituir la fuente de luz por separado? ¿Cuál es el modelo del tubo, su vida nominal (cuántas horas L70) y su número de ciclos de encendido?
- 3¿Cuál es la sección máxima de conductor que admite el conector rápido? ¿Cuántas luminarias se pueden encadenar en un circuito de 16–20 A?
- 4¿El difusor es desmontable o está sellado de forma integral? ¿Existe una versión con difusor para zonas Class 1000 o más estrictas?
- 5¿El grado de protección (IP) y el rango de temperatura de trabajo cubren el método de limpieza y la temperatura ambiente de la instalación?
- 6¿Qué compatibilidad tienen el difusor de PC y el portalámparas con los productos de limpieza y desinfectantes de la instalación?
- 7¿Puede entregar el cálculo de iluminancia y el plano de distribución a partir del plano de planta y del plano de retícula?
Al poner las 7 respuestas una al lado de otra, las diferencias entre los cuatro tipos saltan a la vista. Para más criterios de selección de otros equipos auxiliares de salas limpias, consulte la serie de equipos para salas limpias y la guía de selección de FFU.
Preguntas frecuentes
P: ¿En qué se diferencia una luminaria tipo lágrima de un panel LED convencional?
En la posición y en la forma. El panel se empotra en el techo, ocupa un módulo de filtro y añade una abertura que hay que sellar; la luminaria tipo lágrima cuelga bajo el perfil T, entre los filtros, y su sección en forma de lágrima deja que el flujo laminar se deslice pegado a la carcasa. La GB 50073-2013 §9.2.2 exige que las luminarias de sala limpia se monten adosadas al techo y, si se empotran, que la junta quede sellada de forma fiable; la luminaria tipo lágrima es por naturaleza de montaje a la vista.
P: ¿Las salas limpias ISO 7 e ISO 8 también necesitan luminarias tipo lágrima?
No necesariamente. En ISO 7–8 el techo suele ser de conductos con difusores de alta eficiencia, con módulos libres donde empotrar luminarias de sala limpia, siempre que la junta quede bien sellada. El terreno propio de la luminaria tipo lágrima son las zonas de flujo unidireccional ISO 4–6, con FFU en todo el techo y sin módulos libres.
P: ¿Una luminaria tipo lágrima de 13 W y 2100 lm da suficiente luz?
No se puede pensar en sustituir una por una. Da alrededor de un tercio menos que los unos 3070 lm de un tubo fluorescente T8 de 36 W; lo que ahorra es energía (13 W frente a 36 W) y cambios de tubo (una vida unas 3 veces mayor). El número de tubos se calcula por el método de los lúmenes: una sala de 60 m² que necesita 500 lx, con factor de utilización 0.6 y factor de mantenimiento 0.8, requiere unos 30 tubos simples de cuatro pies.
P: Si el cuerpo de aluminio extruido se raya, ¿afecta a la limpieza de la sala?
El aluminio extruido muestra las rayas más que la pintura, pero la raya en sí no desprende partículas; solo afecta al aspecto. Con las piezas pintadas ocurre lo contrario: las rayas se notan poco, pero la pintura, una vez envejecida, suelta partículas de forma continua. Las luminarias de sala limpia cuelgan a una altura que nadie alcanza, y la probabilidad de rayarlas es mucho menor que la de que la pintura envejezca.
P: Una luminaria tipo lágrima LED integrada declara L80 de unas 54,000 horas, ¿es más duradera que la de tubo sustituible?
Las cifras no se pueden comparar directamente. L80 es el tiempo en que el flujo luminoso se mantiene en el 80%, mientras que las 50,000 h del tubo Philips son la vida nominal con un mantenimiento del flujo del 70%; las definiciones son distintas y el valor B asociado (la fracción de fallos) también suele diferir. La diferencia real aparece cuando falla: la integrada obliga a sustituir la unidad completa y reconectar, la de tubo sustituible solo cambia un tubo.