Interfaces entre los dispositivos de control externos y los activos de iluminación: ¿NEMA o Zhaga-D4i?

A las ciudades que estén pensando en mejorar la iluminación, Schréder puede ofrecerles de todo, desde reparar los activos existentes a incorporar luminarias totalmente nuevas y conectarlas a un sistema de gestión central (CMS) como Schréder EXEDRA.

Una sencilla decisión al planificar una mejora en la iluminación puede marcar la diferencia: creemos que los responsables de los proyectos deberían decidirse siempre por una solución lista para la conexión. Si desea más información sobre esto, lea nuestro documento técnico que explica lo que son las luminarias listas para la conexión, por qué son útiles y de qué opciones disponen los urbanistas cuando las seleccionan.

Una de las mayores decisiones a las que se enfrentan los propietarios de los sistemas es optar por un ecosistema NEMA o uno Zhaga. Esta página tecnológica desarrolla ambas interfaces con más detalle, explicando las normas que cumplen y lo que implican sus diferentes arquitecturas, para que los propietarios de los sistemas pueden tomar una decisión informada. 

Tanto NEMA como Zhaga están preparados para el futuro, son interoperables y robustos. Aunque pensamos que Schréder EXEDRA es el CMS más escalable y funcionalmente completo del mercado, también creemos que los clientes deben poder escoger el ecosistema que mejor le vaya a su ciudad. 

Orígenes y diferencias regionales

NEMA

NEMA es un acrónimo de la National Electrical Manufacturers Association (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos), fundada en los EE. UU. en 1926, que elabora normas para productos electrónicos. ANSI C136.41 es la norma que especifica las interfaces entre los dispositivos de control externos y los activos de iluminación, y se utiliza principalmente en EE. UU., Reino Unido, Australia y Nueva Zelanda, donde se denomina normalmente la interfaz NEMA. También la han adoptado otros países.

ZHAGA 

El consorcio Zhaga se fundó en 2010 para crear normas para las interfaces de componentes utilizados en las luminarias LED. El consorcio es un programa perteneciente a la Organización de Tecnología y Normas Industriales del IEEE. Las especificaciones de Zhaga, llamadas libros, se refieren a interfaces eléctricas, mecánicas, ópticas, térmicas y de comunicación, y permiten la interoperabilidad de los componentes. El cumplimiento de las especificaciones de Zhaga se aplica por medio de un programa de certificación, con organismos de prueba que garantizan la conformidad con los libros. El libro que especifica la interfaz de extensión para luminarias de exteriores es el libro 18. La primera edición se publicó en 2019. Ahora se acepta ampliamente como una norma de facto en la mayoría de los países.

Diferentes arquitecturas eléctricas

NEMA

En la arquitectura NEMA, el suministro eléctrico de CA se conecta primero al conector, de forma que la alimentación pasa a través del nodo antes de llegar a la luminaria y a su driver. Un controlador NEMA se conecta directamente al suministro eléctrico y recibe alimentación antes que la luminaria. Como resultado, además de proporcionar conectividad y una interfaz de regulación para el sistema de control de la luminaria, el controlador lleva protección contra sobretensiones, conversión de alimentación de baja tensión CA/CC, medición de energía y conmutación de carga. 

ZHAGA

En la arquitectura Zhaga, el suministro eléctrico de CA llega primero a la luminaria, y el conector Zhaga solo se conecta a una fuente auxiliar de baja tensión que suministra el driver. Por tanto, con una arquitectura así, el driver de la luminaria Zhaga-D4i tiene más capacidades que un driver convencional, como protección contra sobretensiones mejorada, fuente de alimentación auxiliar, medición de energía y diagnóstico. Por otra parte, un controlador con certificación Zhaga-D4i se simplifica notablemente, ya que no está conectado a la red eléctrica. 

Opciones de conexión

NEMA

Las normas ANSI especifican varios conectores NEMA por número (conectores de 3, 5 o 7 pines) y asignación de pines. Así, la interfaz NEMA se puede usar con varios protocolos alternativos. Es, por tanto, más flexible para incorporar diferentes aplicaciones. Sin embargo, es más difícil garantizar la interoperabilidad plena entre la luminaria y sus periféricos, por las múltiples alternativas compatibles con las normas ANSI.  

ZHAGA

El libro 18 de Zhaga busca la interoperabilidad plena para que los componentes certificados sean interoperables, fáciles de reparar y sustituir, y para que una luminaria LED Zhaga-D4i se pueda mejorar con seguridad después de la instalación. Para garantizar el cumplimiento de esta promesa de interoperabilidad, las especificaciones del libro 18 de Zhaga permiten solamente un único número y asignación de pines a los que tienen que adaptarse todas las aplicaciones.

Capacidades de potencia y seguridad eléctrica

NEMA

Cualquier dispositivo conectado a la luminaria por medio de un conector NEMA se conecta directamente al suministro eléctrico de CA. La potencia disponible para estos dispositivos queda limitada, así pues, por la capacidad de transporte de corriente del conector NEMA en sí. En ese sentido, la arquitectura NEMA es muy útil para nodos que tengan que realizar funciones con elevado requerimiento de potencia. Como la potencia de CA se comparte entre la luminaria y sus periféricos a través de la interfaz NEMA, el diseño y el funcionamiento del ecosistema NEMA debe cumplir la correspondiente normativa de seguridad eléctrica.

ZHAGA

Cualquier dispositivo conectado a una luminaria Zhaga-D4i por medio de un conector Zhaga recibe alimentación del suministro eléctrico auxiliar disponible en la luminaria. El número máximo de periféricos y su consumo de potencia están, por tanto, limitados, para garantizar la interoperabilidad del sistema. Los nodos deben respetar estos límites, independientemente de las funciones que desempeñen. La fuente de alimentación auxiliar de la que dispone el conector Zhaga es de baja tensión, lo que ayuda a simplificar el contexto de seguridad eléctrica cuando se diseña y se pone en funcionamiento este ecosistema.

Capacidades de medición eléctrica

NEMA

En la arquitectura NEMA, el controlador de la luminaria se conecta directamente a la red eléctrica y recibe alimentación antes que la luminaria. El nodo incorpora normalmente la capacidad de medición eléctrica para medir y monitorizar la potencia y el consumo de energía de su carga. La precisión y la periodicidad de la medición dependerán exclusivamente de las especificaciones del controlador de la luminaria.

 

ZHAGA

Un controlador de luminaria Zhaga-D4i diseñado para funcionar en un conector Zhaga de baja tensión no está conectado a la red eléctrica. Por tanto, no es capaz de medir directamente ningún parámetro eléctrico relacionado con el rendimiento o el consumo de energía de la luminaria. Con una luminaria Zhaga-D4i, la capacidad de medición va integrada en la fuente de alimentación de la luminaria, por lo general un driver D4i, mientras que el nodo simplemente lee estos datos de la fuente de alimentación a través de la interfaz digital.  La periodicidad y la precisión de la medición dependerán de las especificaciones de la fuente de alimentación en la luminaria Zhaga-D4i, y no forman parte de las especificaciones de Zhaga libro 18.

Capacidades de los datos

NEMA

La norma ANSI admite varias señales de control, algunas de las cuales son analógicas, como 1-10 V, y otras digitales, como DALI. Por consiguiente, la norma ANSI no especifica ningún conjunto de datos intercambiable entre la luminaria y sus periféricos, ya que el protocolo de comunicación utilizado entre ellos puede variar de una aplicación a otra.

ZHAGA

Zhaga libro 18 utiliza el llamado bus digital D4i y el protocolo especificado por la Alianza DALI. Por tanto, las luminarias y los módulos con certificación Zhaga-D4i interactúan digitalmente para intercambiar una serie de conjuntos de datos, como información de la luminaria y medición/monitorización eléctrica, en un formato normalizado.

Vida útil del producto

 

NEMA

En la arquitectura NEMA, los controladores de luminaria se exponen directamente al suministro eléctrico de CA y pueden estar sometidos a sobretensiones y transitorios eléctricos que pueden afectar a su vida útil. Estos permanecen permanentemente conectados a la red eléctrica mientras desconectan eléctricamente la luminaria de la red eléctrica durante el día, protegiendo así la vida útil de la luminaria en una red de suministro eléctrico 24/7.     

ZHAGA

Como se describe en Zhaga libro 18, el controlador de luminaria en un conector Zhaga nunca queda expuesto a la red eléctrica, reduciendo el potencial impacto de los transitorios eléctricos en su vida útil. La fuente de alimentación interna de la luminaria permanece conectada permanentemente a la red eléctrica, de modo que tanto la luminaria como el nodo siguen encendidos y en modo de espera durante el día en una red de suministro eléctrico 24/7.  

Estética

NEMA

Como contienen un número importante de componentes y funciones, los controladores NEMA son relativamente grandes en relación al tamaño de una luminaria, lo cual puede afectar a la estética general del conjunto.

 
ZHAGA

Los controladores Zhaga-D4i tienen habitualmente entre la mitad y una tercera parte del tamaño de un controlador NEMA normal, con lo que son menos visibles en la luminaria.

Coste

NEMA

Los controladores NEMA tienen más componentes y, por tanto, tienden a ser más caros. Si se instala una luminaria lista para la conexión con un conector NEMA, pero sin nodo, habrá que usar una tapa de cortocircuito electromecánica. Si no, la luminaria NEMA no funcionará. Estas tapas de cortocircuito añaden costes adicionales al sistema.

ZHAGA

Los controladores Zhaga-D4i no necesitan conversión de CA a CC ni un circuito de medición, así que tienden a ser un componente más barato, mientras que una luminaria Zhaga-D4i puede ser más cara, ya que necesita un driver con capacidades mejoradas. Si se instala una luminaria lista para la conexión con un conector Zhaga, pero sin nodo, una simple tapa mecánica es suficiente para proteger el conector. Esta tapa se puede quitar cuando se monte un controlador Zhaga-D4i en la farola.


Cada ciudad es diferente. La mejor forma de escoger entre las interfaces NEMA y Zhaga-D4i es determinar los objetivos para la infraestructura de iluminación y cómo se utilizará la luz en las distintas zonas. Ambas opciones tienen potenciales limitaciones y ventajas para un futuro control de la iluminación inteligente, y cada ecosistema es abierto, para proporcionar flexibilidad y modularidad. Por eso, Schréder garantiza la compatibilidad con ambas opciones, Zhaga-D4i y NEMA. Como siempre, el cliente es el elemento central del proceso.